人教版高中物理必修二《宇宙航行》萬有引力與宇宙航行PPT免費(fèi)下載，共49頁。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1．知道三個(gè)宇宙的速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度
2．了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)，掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系
3．了解人類對(duì)太空探索的歷程及我國(guó)衛(wèi)星發(fā)射的情況
宇宙速度的推導(dǎo)和理解
1．發(fā)射速度
指衛(wèi)星直接從地面發(fā)射后離開地面時(shí)的速度，相當(dāng)于在地面上用一門威力強(qiáng)大的大炮將衛(wèi)星轟出炮口時(shí)的速度，衛(wèi)星離開炮口后，不再對(duì)衛(wèi)星提供動(dòng)力．現(xiàn)實(shí)中并非這樣發(fā)射衛(wèi)星，而是由火箭推送經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的加速，最終送入預(yù)定軌道并工作運(yùn)行．
2．軌道速度(運(yùn)行速度)
人造衛(wèi)星在高空沿著圓軌道或橢圓軌道運(yùn)行時(shí)的速度．若沿圓軌道運(yùn)行，此時(shí)F向＝F引，即mv2r＝GMmr2，可得v＝GMr，式中M為地球質(zhì)量，r為衛(wèi)星與地心之間的距離，v就是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的速率．此式適用于所有沿圓軌道運(yùn)行的行星，當(dāng)r＝R地時(shí)，v＝v1，即第一宇宙速度是軌道速度的特例；當(dāng)r>R地時(shí)，v<v1，因此軌道速度總小于第一宇宙速度．
物理與科學(xué)技術(shù)——航天器的變軌與對(duì)接
當(dāng)衛(wèi)星由于某種原因速度突然改變時(shí)(開啟或關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)或空氣阻力作用)，萬有引力就不再等于向心力大小，衛(wèi)星將做變軌運(yùn)行．
1．當(dāng)v增大時(shí)，衛(wèi)星所需向心力mv2r增大，即萬有引力不足以提供向心力，衛(wèi)星將做離心運(yùn)動(dòng)向外變軌，當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入新的圓軌道穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，軌道半徑變大，由v＝GMr知其運(yùn)行速度要減小．
2．當(dāng)衛(wèi)星的速度突然減小時(shí)，所需向心力mv2r減小，即萬有引力大于衛(wèi)星所需的向心力，因此衛(wèi)星將做向心運(yùn)動(dòng)向內(nèi)變軌，當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入新的圓軌道穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，軌道半徑變小，由v＝GMr知運(yùn)行速度將增大(衛(wèi)星的發(fā)射和回收就是利用了這一原理)．
3．綜上所述，當(dāng)衛(wèi)星航天器需要變軌到更大半徑的軌道則需要加速，但到達(dá)預(yù)定的軌道后的運(yùn)行速度比原運(yùn)行速度更小了，反之變軌到更小半徑的軌道，則需要減速，但到達(dá)軌道后運(yùn)行速度比原速度更大了．
4．從能量的角度來講，外力做功加速的目的是克服萬有引力做功，從而獲得更大的重力勢(shì)能，而并非轉(zhuǎn)化為衛(wèi)星的動(dòng)能．相反，減速之后，軌道半徑變小，衛(wèi)星將部分勢(shì)能轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能，從而獲得了更大的速度．
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