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55宇宙航行嫦嫦娥娥奔奔月月外外国国人人的的飞飞天天梦梦第第55节宇宙航行节宇宙航行11、牛顿的设想、牛顿的设想英国科学家牛顿(1643-1727)在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想抛出速度很大时，物体就不会落回地面。思考：以多大的速度将物体抛出，它才会绕地球表面运动，不会落下来呢？探究一若已知：地球的质量为半径R=6400km，引力常量G=探究：物体在地球表面附近运行的线速度（第一宇宙速度）及周期22111067.6kgNm22MmVGmRR=7.9km/GMvsR==2224MmGmRRT=π=84.6min解：GMRT32kgM241098.5探究二若已知：地球表面的重力加速度g=地球的半径R=6400km探究：物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度（第一宇宙速度）及周期28.9msskmgv/9.7R解：Rvmmg2PV=7.9Km/s11.2>V>7.9探究:若卫星的发射速度大于7.9km/s，会怎样呢？第三宇宙速度（第三宇宙速度（脱离速度脱离速度）：）：vv=16.7=16.7千米千米//秒秒（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）第二宇宙速度（第二宇宙速度（逃逸速度逃逸速度）：）：vv=11.2=11.2千米千米//秒秒（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）22MmvmgGmRR22、卫星的发射（三种宇宙速度）、卫星的发射（三种宇宙速度）gRvRGMv或第一宇宙速度（第一宇宙速度（环绕速度环绕速度）：）：vv=7.9=7.9千米千米//秒秒（地球卫星的最小发射速度）（地球卫星的最小发射速度）归纳总结：发射速度v运动情况v﹤7.9km/sv=7.9km/s7.9km/s﹤v﹤11.2km/s11.2km/sv﹤16.7km/s16.7km/sv第二宇宙速度第二宇宙速度第一宇宙速度第一宇宙速度第三宇宙速度第三宇宙速度物体落回地面物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动物体绕地球运转，运动轨迹是椭圆。物体绕太阳运动物体飞出太阳系“高轨低速长周期”33、卫星的运行规律、卫星的运行规律极地轨道一般轨道赤道轨道所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上平面立体赤道平面已知：地球质量M，半径R，卫星距地面高度h，引力常量G.请你利用已学的知识，探究卫星绕地球的运行速度v、周期T与高度h的关系.可以看出卫星的线速度随高度增大而减小，角速度随高度增大而减小，周期随高度增大而增大。在周期、角速度、线速度和轨道半径四个物理量中，一个量发生变化时，另外三个量一定同时变化。rV发V运故:第一宇宙速度v1=7.9km/s是近地卫星的发射速度和运行速度,是人造卫星的最小发射速度最大运行速度.[例2]如图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相同，且小于c的质量，则（）A.b所需向心力最大B.b、c周期相等，且大于a周期C.b、c向心加速度相等，且大于a的向心加速度D.b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度课堂练习课堂练习BDacb地球[例3]据某报报道，某国发射了一颗周期为80分钟的人造地球卫星，请你用学过的知识判断这则新闻的真伪。课堂练习课堂练习探究一若已知：地球的质量为半径R=6400km，引力常量G=探究：物体在地球表面附近运行的线速度（第一宇宙速度）及周期22111067.6kgNm22MmVGmRR=7.9km/GMvsR==2224MmGmRRT=π=84.6min解：GMRT32kgM241098.51、宇宙速度：第一宇宙速度：v＝7.9km／s是卫星发射的最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度。第二宇宙速度：v＝11.2km／s，是卫星挣脱地球束缚的最小发射速度第三宇宙速度:v＝16.7km／s，是挣脱太阳束缚的最小发射速度。2、研究天体运动的基本方法：把天体或人造卫星的运动看作匀速圆周运动，万有引力提供天体或人造卫星的向心力.课堂小结课堂小结月球月球轨道地球地月转移轨道点火加速减速制动月球探测卫星发射地球同步卫星特点:(1)角速度,周期(T=24h)与地球相同,是一个恒量.(2)轨道一定,在赤道平面上.(3)距地面高度一定(h=3.6×107m)所谓地球同步卫星是指与地球自转同步,相对于地面静止的人造卫星.wO万有引力提供做向心力由:)(4)(222hRTmhRMmG得:RGMTh3224把T=86400s,M=5.98x1024kg,R=6.37x106m得h=3.58x107m