5.4《飞出地球去》ppt课件完整版(沪科版必修2)

5.4飞出地球去1950196019701980第一颗人造地球卫星1957年10月4日阿波罗11号第1次登月1969年7月16日金星7号探测器首次在金星上着陆1970年先驱者号进入外太空东方1号宇宙飞船第一次载人航天1961年4月12日一、人类飞天史1、世界航天史苏联苏联加加林美国阿姆斯特朗1972年1986年和平号空间站发射1981年哥伦比亚号航天飞机发射美国美国苏联苏联19901970198019902000东方红1号发射成功1970年4月24日嫦娥二号发射为登月准备2010年10月1日嫦娥一号发射2007年10月24日神舟5号飞船第一次载人航天2003年10月15日1、中国航天史20102011年9月29日天宫一号空间实验室升空2020二、卫星发射基础三、宇宙速度（近地点时的切向速度）第一宇宙速度第二宇宙速度第三宇宙速度环绕速度脱离速度逃逸速度1=7.9km/sv2=11.2km/sv3=16.7km/sv第一宇宙速度的计算2vmgmR星星地＝得：7.9km/svgR地由：四、解答卫星运行问题的一般方法1、对运动的卫星，由牛顿第二定律F引＝ma向列方程求解。22MmvGmrr由22MmGmrr由2224MmrGmrT由2MmGmar向由2GMar向解出：GMvr解出：3GMr解出：32rTGM解出：2、对卫星表面物体，列F引＝mg参与求解。ra向越大，越小。rv越大，越小。r越大，越小。rT越大，越大。五、卫星运行问题解答示例例1、一卫星绕某行星做匀速圆周运动，已知卫星表面的重力加速度为g0，行星的质量M与卫星的质量m之比M/m=81，行星的半径R0与卫星的半径R之比R0/R＝3.6，行星与卫星之间的距离r与行星的半径R0之比r/R0＝60。设行星表面的重力加速度为g，则在卫星表面有，经过计算得：g0＝g/3600。上述结果是否正确？若正确，列式证明；若有错误，求出正确结果。2/GMmrmg解析：题目中方程的研究对象是围绕行星运行的卫星，则右侧应该为ma向而不是mg。正确的解法是：00.16gg2=GmgR卫星表面：020GMgR行星表面：200()RmgRMg二式相除得：①物体随行星自转的向心加速度（引力中的分力产生）2221MaGrmrr向＝（其中是到地心的距离）②卫星绕行星运行的向心加速度（引力产生）注意区别两个向心加速度21(cos)arrrR行行向＝其中为物体自转半径22MmGmrr卫行卫卫＝2MmGmgR行行行＝对行星表面的物体m有：对环绕运行的卫星有：2mr行轨道3的半径比1的大，故A错B对，“相切”隐含着切点弯曲程度相同，即卫星在切点时两轨道瞬时运行半径相同，又a=GM/r2，，故C错D对。例2、将卫星发射至近地圆轨道1（如图所示），然后再次点火，将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是：A．卫星在轨道3上的速率大于轨道1上的速率。B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度。C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度。D．卫星在轨道2上经过P点的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度。P13Q222MmmvGMGvrrr解：由得：。3vGMrr而：212111224MMlMGMRT对：221224RlMGT212222224MMlMGMRT对：222124RlMGT222312212244RRMMllGTGT＝（+）=。两式相加得：例3、两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两星中心距离为R，其运动周期为T，求两星的总质量。解析：设两星质量分别为M1和M2，都绕连线上O点作周期为T的圆周运动，星球1和星球2到O的距离分别为l1和l2。由万有引力定律和牛顿第二定律及几何条件可得例4、无人飞船“神州二号”曾在离地高度为H＝3.4×105m的圆轨道上运行了47小时。求在这段时间内它绕行地球多少圈（地球半径R=6.37×106m，重力加速度g＝9.8m/s2）？解析：用r表示飞船圆轨道半径，则r=H+R=6.71×106m，M表示地球质量，m表示飞船质量，ω表示飞船绕地球运行的角速度，G表示引力常量。2224MmrGmrT对运行中的飞船m有：对地球表面的某物体m′有：2MmGmgR解得:322rTRg则：n=t/T=31圈。例5、已知地球半径R=6.4×106m，地球质量M=6.0×1024kg，地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，第一宇宙速度v1=7.9×103m/s。若发射一颗地球同步卫星，使它在赤道上空运转，其高度和速度应为多大？解析：所谓同步，就是卫星相对于地面静止，其周期等于地球自转周期。由于是万有引力提供向心力，卫星的轨道圆心应该在地球的地心，所以同步卫星的轨道只能在地球赤道上方。设同步卫星的质量m，离地高度h，速度为v，周期T等于地球自转周期。2224()()MmGmRhRhT解得：27323.610m.4GMThR由：六、小结1、解答卫星运行问题的一般方法1、对运动的卫星，由牛顿第二定律F引＝ma向列方程求解。2、对卫星表面物体，列F引＝mg参与求解。2、卫星运行问题的规律1、对同一半径r，任何卫星v、ω、T、a向均相等。2、对不同一半径r，当r↑时，任何卫星v↓、ω↓、a向↓、T↑。七、作业1、研究性学习依P102“课外活动”示范的题目，选择一个课题，写一篇与航天有关的科学报告（6月初上交）。也可选择写一份“神舟”飞船的搭载实验设计，要求有课题、有搭载原因、有试验目的、有可行性研究。2、书面作业P102“家庭作业与活动”4、5题（其余作为课外练习做在课本上）。