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(共24张PPT)
7.4宇宙航行
想一想
牛顿猜想：抛出速度很大时，物体就不会落回地面，这个速度有多大？
v0
当抛出速度较小时，物体做什么运动？
当物体刚好．不落回地面时，物体做什么运动？
从高山上水平抛出一个物体:
平抛运动．
物体绕地球表面做匀速圆周运动．
飞天之梦
第一宇宙速度
推导
简单认为卫星在地球表面附近（R=r）绕地球做匀速圆周运动：
方法一：飞行器运动所需的向心力是由地球对它的万有引力提供，即
方法二：黄金代换法

m
v
r
第一宇宙速度
数值
已知地球质量或重力加速度g，算出v＝______，这就是物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度。
7.9km/s
第一宇宙速度
物理意义
（1）第一宇宙速度是使人造卫星能绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度；
（2）第一宇宙速度也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动时的最大运行速度（ ）；也就是紧贴地面的运行速度。
别称：环绕速度。
人造地球卫星
所有卫星的轨道圆心都在地心上
按轨道分类:极地卫星;赤道卫星;其他卫星
人造卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。
设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径 r
卫星的绕行速度v 、角速度ω 、周期T、向心加速度a为：
由 得：ω＝
由 得：Ｔ＝
由 得： v＝
G
M
m
r2
=m
v2
r
G
M
m
r2
=mω2r
GM
4π2r3
由 得：a＝
G
r2
m
M
=ma
GM
r2
G
M
m
r2
=m r
4π
T
2
2
可见：卫星运动情况(a、V 、ω 、T )是由 r 惟 一决定
记忆口诀：“高轨低速长周期”
1
2
3
4
v1>v2=v3>v4
T1ω1>ω2=ω3>ω4
人造地球卫星的运动规律
卫星变轨
【卫星如何变轨】 　
　以发射同步卫星为例，先进入一个近地的圆轨道，然后在v2点火加速，进入椭圆形转移轨道 （该椭圆轨道的近地点在近地圆轨道上，远地点在同步轨道上），到达远地点时再次自动点火加速，进入同步轨道。
v1
v2
v3
v4
v2>v1
v4>v3
v1>v4
v2>v1>v4>v3
v1
v2
v3
v4
v2>v1
v4>v3
v1>v4
结果：v2>v1>v4>v3
v2>v3
点火加速：
在椭圆轨道上运行:
第一次变轨：
第二次变轨：
点火加速：
在圆轨道上稳定运行：
各种各样的卫星……
思考：如图所示A、B、C、D四条轨道中不能作为卫星轨道的是哪一条？
A
B
C
D
卫星的运行规律
F引
F1
F2
赤道平面
北
南
东
西
所有卫星轨道的圆心都在地心
所有卫星轨道的圆心都在地心
探究：将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，则卫星环绕速度v、角速度ω、周期T、向心加速度an与轨道半径r的关系是什么？
1970年4月24日我国
第一颗人造卫星升空
我国的航天成就
2003年10月15日
神舟五号 杨利伟
木星的卫星之一叫艾奥，它上面的珞珈火山喷出的岩块初速度为18 m/s时，上升高度可达90 m。已知艾奥的半径为R＝1 800 km，引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，忽略艾奥的自转及岩块运动过程中受到稀薄气体的阻力，求：
(1)艾奥的质量；
(2)艾奥的第一宇宙速度。
如图所示，牛顿在思考万有引力定律时就曾设想，把物体从高山上以不同大小的速度v水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远．如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球做圆周运动，成为人造地球卫星，则下列说法正确的是(　　)
A．落到A点的物体做的是平抛运动
B．以v<7.9 km/s的速度抛出的物体将沿B轨道运动
C．以7.9 km/sD．以11.2 km/sC
对接问题：宇宙飞船与空间站的对接
空间站实际上就是一个载有人的人造卫星，那么，地球上的人如何到达空间站，空间站上的人又如何返回地面？这些活动都需要通过宇宙飞船来完成，这就存在一个宇宙飞船与空间站对接的问题。　　
思考：能否把宇宙飞船先发射到空间站的同一轨道上，再通过加速去追上空间站实现对接呢？
不行，因为飞船加速后做离心运动会偏离原来的圆轨道而无法与空间站对接。
总结—宇宙航行
1.第一宇宙速度： ；
是最小的发射速度，也是最大的运行速度；
2.近地卫星：贴地飞行，线速度v=7.9km/s；
3.同步卫星：轨道半径42000km，周期24h，
线速度v=3.1km/s；
4.卫星轨道参数规律：高轨低速大周期。
“高轨低速长周期”
卫星的运行规律
：卫星绕地球做匀速圆周运动

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