陜西省安康市石泉縣高中物理 第5章 萬有引力與航天 5.4 飛出地球去課件 滬科版必修2.ppt

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1、,,第五章萬有引力與航天,5.4飛出地球去,中國人的飛天夢,,外國人的“飛天”夢,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,為什么月球不會落到地面上來?,由于月球在繞地球沿近似圓周的軌道運轉(zhuǎn),此時月球受到的地球引力,用來充當(dāng)繞地球運轉(zhuǎn)的向心力,故月球不會落到地面上來.,牛頓人造衛(wèi)星原理圖,從高山上水平拋出物體，速度越大，落地點離山腳越遠。如果沒有空氣阻力，當(dāng)速度足夠大時，物體就永遠不會落到地面上來，它將圍繞地球旋轉(zhuǎn)，成為一顆永遠繞地球運動的人造衛(wèi)星。,思考以多大的速度將物體拋出，它才會成為繞地球表面運動的衛(wèi)星?,方法一：萬有引力提供物體作圓周運

2、動的向心力,方法二：地表附近，重力近似等于萬有引力,三個宇宙速度,g=9.8m/s2，R=6400km，代入數(shù)據(jù)得：,,,,,由此可見：v=7.9km/s，這就是物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動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轉(zhuǎn)；,2、等于這個速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近做勻速圓周運動；,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行，地心就成為橢圓軌道的一個焦點。,說明:,第一宇宙

3、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行的周期是多少？,解：由牛頓第二定律和萬有引力公式得,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：萬有引力提供物體做圓周運動的向心力，設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m，,可見線速度和周期與軌道半徑有關(guān)與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(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

4、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動的線速度衛(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，衛(wèi)星就會掙脫地球的引力束縛，不再繞地球運行，而是飛向太陽系的其它空間中去。我們把這個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系,使衛(wèi)星能夠逃離太陽的引力作用的衛(wèi)星發(fā)射速度如果物體的速度等于或大于16.7km/s，物體就擺脫了太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙空間去。第三宇宙速度:16.7km/s,“先驅(qū)者

5、”號攜帶的地球人“名片”,第三宇宙速度飛出太陽系,牌上畫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)者號外形，以示人體的大小；下方10個圓圈表示太陽系，從左邊起最大的是太陽，第四個為地球，從其發(fā)出的曲線表示該探測器的航行路線；左中部的輻射狀符號表示地球人認識的物理學(xué)和天文學(xué)；左上部的兩個符號表示地球上第一號元素氫分子結(jié)構(gòu)。,“地球之音”的內(nèi)容包括用60余種語言問候的“你好”、中國的京劇和古曲高山流水，以及貝多芬的歡樂頌等名曲，130余張圖片（包括萬里長城）等。鍍金鋁板和噴金銅唱片經(jīng)過特殊處理，幾億甚至幾十億年都不會變形或變質(zhì)。,第三宇宙速度飛出太陽系,1

6、961年4月12日蘇聯(lián)空軍少校加加林乘坐東方一號載人飛船進入太空，實現(xiàn)了人類進入太空的夢想。,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號將人類送上了月球。,在火星上著陸的“勇氣”號探測器,1970年4月24日我國第一顆人造衛(wèi)星升空,2007年10月24日嫦娥一號月球探測器發(fā)射成功,我國的航天成就,,,2003年10月15日神舟五號楊利偉,2005年10月12日神舟六號費俊龍聶海勝,2007年10月24日,在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由“長征三號甲”運載火箭將“嫦娥一號”發(fā)射升空。,“嫦娥二號”于2010年10月1日18時59分57秒在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，并獲

7、得了圓滿成功。,,,,例2.探測器繞月球做勻速圓周運動，變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運動，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錯誤。,由：,A,1.關(guān)于第一宇宙速度，下列的說法中正確的是()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行速度C.它是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度D.它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時近地點的速度,BC,課堂訓(xùn)練,2.如圖所示，a、b、c是地球大氣層外

8、圓形軌道上運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，認為行星是密度均勻的球體，要確定該行星的密度，只需要測量()A.飛船的軌道半徑B.飛船的質(zhì)量C.飛船的運行周期D.行星的質(zhì)量,C,課堂訓(xùn)練,4.為了對火星及其周圍的空間環(huán)境進行探測，我國發(fā)射了火星探測器“螢火一號”。假設(shè)當(dāng)探測器在離火星表面高度分別為h1和h2的圓軌道上運動時，周期分別為T1和T2?；鹦强梢暈橘|(zhì)量分布均勻的球體，且忽略火星的自轉(zhuǎn)影響，萬有引力常量為G。僅利用以上數(shù)據(jù)，可以計算出()A.火星的質(zhì)量B.火星對“螢火一號”的引力C.“螢火一號”的質(zhì)量D.火星表面的重力加速度,AD,課堂訓(xùn)練,