《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT免费下载

人教版高中物理必修二《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT免费下载，共49页。

学习目标

1．知道三个宇宙的速度的含义，会推导第一宇宙速度

2．了解人造卫星的有关知识，掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系

3．了解人类对太空探索的历程及我国卫星发射的情况

宇宙速度的推导和理解

1．发射速度

指卫星直接从地面发射后离开地面时的速度，相当于在地面上用一门威力强大的大炮将卫星轰出炮口时的速度，卫星离开炮口后，不再对卫星提供动力．现实中并非这样发射卫星，而是由火箭推送经过长时间的加速，最终送入预定轨道并工作运行．

2．轨道速度(运行速度)

人造卫星在高空沿着圆轨道或椭圆轨道运行时的速度．若沿圆轨道运行，此时F向＝F引，即mv2r＝GMmr2，可得v＝GMr，式中M为地球质量，r为卫星与地心之间的距离，v就是卫星绕地球运行的速率．此式适用于所有沿圆轨道运行的行星，当r＝R地时，v＝v1，即第一宇宙速度是轨道速度的特例；当r>R地时，v<v1，因此轨道速度总小于第一宇宙速度．

物理与科学技术——航天器的变轨与对接

当卫星由于某种原因速度突然改变时(开启或关闭发动机或空气阻力作用)，万有引力就不再等于向心力大小，卫星将做变轨运行．

1．当v增大时，卫星所需向心力mv2r增大，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动向外变轨，当卫星进入新的圆轨道稳定运行时，轨道半径变大，由v＝GMr知其运行速度要减小．

2．当卫星的速度突然减小时，所需向心力mv2r减小，即万有引力大于卫星所需的向心力，因此卫星将做向心运动向内变轨，当卫星进入新的圆轨道稳定运行时，轨道半径变小，由v＝GMr知运行速度将增大(卫星的发射和回收就是利用了这一原理)．

3．综上所述，当卫星航天器需要变轨到更大半径的轨道则需要加速，但到达预定的轨道后的运行速度比原运行速度更小了，反之变轨到更小半径的轨道，则需要减速，但到达轨道后运行速度比原速度更大了．

4．从能量的角度来讲，外力做功加速的目的是克服万有引力做功，从而获得更大的重力势能，而并非转化为卫星的动能．相反，减速之后，轨道半径变小，卫星将部分势能转化成了动能，从而获得了更大的速度．

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