陜西省安康市石泉縣高中物理 第5章 萬(wàn)有引力與航天 5.4 飛出地球去課件 滬科版必修2.pptVIP

第五章萬(wàn)有引力與航天 5 4飛出地球去 中國(guó)人的飛天夢(mèng) 外國(guó)人的 飛天 夢(mèng) 地面上拋出的物體 由于受到地球引力的作用 最終都要落回到地面 月球也要受到地球引力的作用 為什么月球不會(huì)落到地面上來(lái) 由于月球在繞地球沿近似圓周的軌道運(yùn)轉(zhuǎn) 此時(shí)月球受到的地球引力 用來(lái)充當(dāng)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力 故月球不會(huì)落到地面上來(lái) 牛頓人造衛(wèi)星原理圖 從高山上水平拋出物體 速度越大 落地點(diǎn)離山腳越遠(yuǎn) 如果沒(méi)有空氣阻力 當(dāng)速度足夠大時(shí) 物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落到地面上來(lái) 它將圍繞地球旋轉(zhuǎn) 成為一顆永遠(yuǎn)繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星 思考以多大的速度將物體拋出 它才會(huì)成為繞地球表面運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星 方法一 萬(wàn)有引力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 方法二 地表附近 重力近似等于萬(wàn)有引力 三個(gè)宇宙速度 g 9 8m s2 r 6400km 代入數(shù)據(jù)得 由此可見(jiàn) v 7 9km s 這就是物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具備的最小發(fā)射速度 稱為 第一宇宙速度又叫地面附近的環(huán)繞速度 地面附近發(fā)射飛行器 如果它的速度大于7 9km s會(huì)怎樣呢 第一宇宙速度 1 如果衛(wèi)星的速度小于第一宇宙速度 衛(wèi)星將落到地面而不能繞地球運(yùn)轉(zhuǎn) 2 等于這個(gè)速度 衛(wèi)星剛好能在地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 3 如果大于7 9km s 而小于11 2km s 衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行 地心就成為橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn) 說(shuō)明 第一宇宙速度 若已知地球的質(zhì)量為半徑r 6400km 引力常量g 那么物體在地球表面附近運(yùn)行的周期是多少 解 由牛頓第二定律和萬(wàn)有引力公式得 第一宇宙速度 v和t隨h的變化是怎樣變化的 v和t與衛(wèi)星的質(zhì)量有關(guān)嗎 三個(gè)宇宙速度 第一宇宙速度 已知 地球質(zhì)量m 半徑r 衛(wèi)星距地面高度h 引力常量g 探究衛(wèi)星v和t 解 萬(wàn)有引力提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m 可見(jiàn)線速度和周期與軌道半徑有關(guān)與衛(wèi)星的質(zhì)量無(wú)關(guān) 第一宇宙速度 例1 某人在一星球上以速率v豎直上拋一物體 經(jīng)時(shí)間t后 物體以速率v落回手中 已知該星球的半徑為r 求該星球上的第一宇宙速度 解析 星球表面的重力加速度 該星球表面的第一宇宙速度為 第一宇宙速度為衛(wèi)星在其表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度衛(wèi)星的重力提供向心力 則 第二宇宙速度 飛出地球去 使衛(wèi)星能夠逃離地球的引力作用的衛(wèi)星發(fā)射速度當(dāng)物體的速度大于或等于11 2km s時(shí) 衛(wèi)星就會(huì)掙脫地球的引力束縛 不再繞地球運(yùn)行 而是飛向太陽(yáng)系的其它空間中去 我們把這個(gè)速度叫第二宇宙速度 人類第一次登上月球 月球上的第一個(gè)人類腳印 第二宇宙速度 飛出地球去 第三宇宙速度 飛出太陽(yáng)系 使衛(wèi)星能夠逃離太陽(yáng)的引力作用的衛(wèi)星發(fā)射速度如果物體的速度等于或大于16 7km s 物體就擺脫了太陽(yáng)引力的束縛 飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間去 第三宇宙速度 16 7km s 先驅(qū)者 號(hào)攜帶的地球人 名片 第三宇宙速度 飛出太陽(yáng)系 牌上畫(huà)有代表地球人的裸體男女 男人舉起右手表示向 太空人 致意 人像背后為按比例繪制的先驅(qū)者號(hào)外形 以示人體的大小 下方10個(gè)圓圈表示太陽(yáng)系 從左邊起最大的是太陽(yáng) 第四個(gè)為地球 從其發(fā)出的曲線表示該探測(cè)器的航行路線 左中部的輻射狀符號(hào)表示地球人認(rèn)識(shí)的物理學(xué)和天文學(xué) 左上部的兩個(gè)符號(hào)表示地球上第一號(hào)元素氫分子結(jié)構(gòu) 地球之音 的內(nèi)容包括用60余種語(yǔ)言問(wèn)候的 你好 中國(guó)的京劇和古曲 高山流水 以及貝多芬的 歡樂(lè)頌 等名曲 130余張圖片 包括萬(wàn)里長(zhǎng)城 等 鍍金鋁板和噴金銅唱片經(jīng)過(guò)特殊處理 幾億甚至幾十億年都不會(huì)變形或變質(zhì) 第三宇宙速度 飛出太陽(yáng)系 1961年4月12日蘇聯(lián)空軍少校加加林乘坐東方一號(hào)載人飛船進(jìn)入太空 實(shí)現(xiàn)了人類進(jìn)入太空的夢(mèng)想 1957年10月 蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星 1969年7月20日 阿波羅11號(hào)將人類送上了月球 在火星上著陸的 勇氣 號(hào)探測(cè)器 1970年4月24日我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星升空 2007年10月24日嫦娥一號(hào)月球探測(cè)器發(fā)射成功 我國(guó)的航天成就 2003年10月15日神舟五號(hào)楊利偉 2005年10月12日神舟六號(hào)費(fèi)俊龍聶海勝 2007年10月24日 在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由 長(zhǎng)征三號(hào)甲 運(yùn)載火箭將 嫦娥一號(hào) 發(fā)射升空 嫦娥二號(hào) 于2010年10月1日18時(shí)59分57秒在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空 并獲得了圓滿成功 例2 探測(cè)器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 則變軌后與變軌前相比 a 軌道半徑變小b 向心加速度變小c 線速度變小d 角速度變小 整理得 解析 萬(wàn)有引力提供向心力 則 整理得 可知半徑變小 向心加速度變大 線速度變大 角速度變大 故b c d錯(cuò)誤 由 a 1 關(guān)于第一宇宙速度 下列的說(shuō)法中正確的是 a 它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度b 它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運(yùn)行速度c 它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度d 它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)近地點(diǎn)的速度 bc 課堂訓(xùn)練 2 如圖所示 a b c是地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)行的三顆人造地球衛(wèi)星 a b質(zhì)量相同 且小于c的質(zhì)量 則 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的線速度大小相等 且小于a的線速度 bd 課堂訓(xùn)練 3 飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行 認(rèn)為行星是密度均勻的球體 要確定該行星的密度 只需要測(cè)量 a 飛船的軌道半徑b 飛船的質(zhì)量c 飛船的運(yùn)行周期d 行星的質(zhì)量 c 課堂訓(xùn)練 4 為了對(duì)火星及其周圍的空間環(huán)境進(jìn)行探測(cè) 我國(guó)發(fā)射了火星探測(cè)器 螢火一號(hào) 假設(shè)當(dāng)探測(cè)器在離火星表面高度分別為h1和h