5.宇宙航行第六章万有引力与航天 嫦娥奔月敦煌飞天的壁画 一、牛顿的设想----发射人造卫星<自然哲学的数学原理>2.最小的发射速度是多少?思考1.卫星绕地球运动的运动和受力特点? 1.卫星绕地球运动的运动和受力特点?卫星绕地球做圆周运动，地球对卫星的万有引力提供向心力。F引=Fn二、卫星的动力学方程?(r-V-ω-T的关系)地球VTωrRrMm 线速度,角速度,周期与轨道半径的关系？(2)由ＧMm/r2＝ｍω２ｒ得:ω=(3)由F引＝mr(2π/T)2得：Ｔ＝２π(1)由Ｇ得:ｖ＝∴卫星离地心越远，它运行的周期越大！∴卫星离地心越远，它运行的速度越小！ 这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度。近地卫星的运行速度是多少呢？ 练习：求近地卫星的周期我们能否发射一颗周期为50min的卫星呢？ h=3.6×107mr=4.2×107mv=3km/sT=24hh=3.8×108mr≈3.8×108mv=1km/sT=27天h≈0r=6.4×106mv=7.9km/sT=84分钟同步卫星近地卫星月球三、近地卫星、同步卫星、月球三者比较 1、第一宇宙速度：v=7.9km/s(地面附近、匀速圆周运动）2、第二宇宙速度：当发射物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的吸引，不在绕地球运行。我们把这个速度叫第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力3、第三宇宙速度：如果发射物体的速度等于或大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。这个速度叫第三宇宙速度。四、宇宙速度------几个特殊的发射速度（最小的发射速度） 例题1：有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r1：r2＝4：1，求：（1）这颗卫星的线速度之比；（2）角速度之比；（3）周期之比；（4）向心加速度之比？ 例题2：地球半径为6400km，在贴近地表附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星速度7.9×103m/s，则周期为多大？估算地球的平均密度。 人类航天始祖----万户人类航天的始祖是我国明朝的万户。在15世纪的我国明朝早期，一位名叫“万户”的官员，在一把椅子的背后装上47支火箭。当然，那是当时能买到的最大的火箭。他自己坐在椅子上，并用绳子绑紧。两手则各拿一个大风筝。然后他要仆人将47支火箭同时点燃，想借用火箭的力量把他推向空中。这是美国人罗伯特·吉姆在1945年出版的《火箭与喷射》一书中的叙述。英国、德国和前苏联的一些火箭专家，在他们的著作中也提到或引用了这件事。可见，万户是世界上公认的“第一个尝试利用火箭进行飞行的人”。为表彰他的功绩，国际天文联合会将月球上的一座环形山命名为“万户”。五、梦想成真（适当介绍） 航天科学的三位先驱齐奥尔科夫斯基于1903年发表了《利用喷气工具研究宇宙空间》一文和以他的名字命名的公式，奠定了火箭和液体发动机的理论基础还证明了脱离地球引力必须使用多级火箭。 航天科学的三位先驱戈达德1926年他研制出世界上第一枚液体火箭 航天科学的三位先驱冯·布劳恩第二次世界大战时，纳粹德国在波罗的海边的佩内明德建了一个秘密导弹工厂。冯·布劳恩带领一批科学家在那里研制出现代导弹的鼻祖V-2。V-2导弹在二战中被成批生产并用于实战，主要用来轰炸伦敦。 人类遨游太空回顾尤里·加加林1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林乘坐东方1号航天器，绕地球飞行108分钟后，胜利地完成人类历史上第一次宇宙飞行的任务，使人类遨游太空的梦想终于变成现实。 瓦莲京娜·弗拉基米罗夫娜·捷列什科娃1963年6月16日驾驶宇宙飞船“东方6号”升空，作围绕地球48圈的飞行，成为人类第一位进入太空的女性，并为此荣获苏联英雄称号。人类遨游太空回顾 人类遨游太空回顾尼尔·阿姆斯特朗巴兹·奥尔德林1969年7月20日，美国宇航员巴兹·奥尔德林（如图）和尼尔·阿姆斯特朗（头盔中影像）乘“阿波罗”11号飞船首次登上月球。 人类遨游太空回顾布鲁斯·麦坎德利斯1984年6月7日，美国航天飞机“挑战者”号宇航员布鲁斯·麦坎德利斯使用载人机动装置，离开航天飞机320英尺，完成了人类首次无安全索太空行走 人类遨游太空回顾蒂托2001年4月30日，第一位太空游客、美国人蒂托（中）快乐地进入国际空间站，开始了他为期一周的太空观光生活。太空旅游的开辟使得普通人也能够像宇航员一样畅游星际之间。 人类遨游太空回顾杨利伟2003年10月15日，中国自行研制的“神舟”五号载人飞船，在酒泉卫星发射中心发射升空后，准确进入预定轨道，中国首位航天员杨利伟被顺利送上太空。一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜！-----爱因斯坦 1.把卫星绕地球的运动看做匀速圆周运动,则离地球越远的卫星()A.周期越小B.线速度越小C.角速度越小D.加速度越小六、练习反馈2、发射一颗绕地球做圆周运动的人造卫星,如果它的轨道半径是地球4倍,它的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍？ 2、发射一颗绕地球做圆周运动的人造卫星,如果它的轨道半径是地球4倍,它的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍？解:万有引力提供卫星做圆周运动的向心力根据牛顿第二定律有整理得设第一宇宙速度为,卫星的轨道速度为七、作业布置1、课后的阅读材料2、P44.1.2.3. 6.5宇宙航行(板书设计)四、宇宙速度：一、牛顿的设想----发射人造卫星二、卫星的动力学方程F引=F向三、近地卫星、同步卫星、月球三者比较五、梦想成真：