7.4宇宙航行-ppt课件（含视频）-（2019）新人教版高中物理高一下学期必修第二册.rar

第第 4 4 节节第七章 万有引力与宇宙航行宇宙航行宇宙速度 | 人造卫星 | 卫星变轨 | 例题精析 | 课堂小结2 2 Outline大纲宇宙速度人造卫星卫星变轨例题精析课堂小结康斯坦丁齐奥尔科夫斯基（1857-1935前苏联）“地球是人类的摇篮，但人类不会永远呆在摇篮里。”多级火箭理论4 宇宙速度 | 人造卫星 | 卫星变轨 | 例题精析 | 课堂小结4 思考思考思考思考如何脱离地球的引力？如何脱离地球的引力？如何脱离地球的引力？如何脱离地球的引力？宇宙速度 | 人造卫星 | 卫星变轨 | 例题精析 | 课堂小结5 如图所示，在 1687 年出版的自然哲学的数学原理中，牛顿设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。你知道这个速度究竟有多大吗？牛顿大炮牛顿大炮宇宙速度 | 人造卫星 | 卫星变轨 | 例题精析 | 课堂小结7 第一宇宙速度第一宇宙速度第一宇宙速度第一宇宙速度宇宙速度G=6.6710-11Nm2/kg2 M=5.981024 kg R=6400km 假设汽车贴近地球表面做匀速圆周运动，万有引力提供向心力：8 宇宙速度 | 人造卫星 | 卫星变轨 | 例题精析 | 课堂小结8 思考思考思考思考还可以怎样求第一宇宙速度？还可以怎样求第一宇宙速度？还可以怎样求第一宇宙速度？还可以怎样求第一宇宙速度？第一宇宙速度第一宇宙速度第一宇宙速度第一宇宙速度如果忽略地球自转的影响，万有引力与重力大小相等，重力提供向心力：宇宙速度 | 人造卫星 | 卫星变轨 | 例题精析 | 课堂小结9 Av1v=7.9km/s，飞行器沿圆形轨道1绕地心匀速圆周运动。211.2km/sv7.9km/s，飞行器沿轨道2(椭圆轨道)运动。3速度v越大，轨道的远地点离地球越远。宇宙速度思考：若发射速度v=11.2km/s会怎样呢？ 宇宙速度 | 人造卫星 | 卫星变轨 | 例题精析 | 课堂小结10 v vA3当速度v=11.2km/s，飞行器将沿轨道4（蓝色虚线）运动，只是这个椭圆轨道的远地点在离地球无限远处，飞行器将脱离地球引力束缚，永远离开地球。第二宇宙速度第二宇宙速度21宇宙速度宇宙速度 | 人造卫星 | 卫星变轨 | 例题精析 | 课堂小结11 当速度v=16.7km/s，飞行器将脱离太阳引力束缚，飞到太阳系以外。4第三宇宙速度第三宇宙速度宇宙速度12 宇宙速度 | 人造卫星 | 卫星变轨 | 例题精析 | 课堂小结发射速度v运动情况v7.9km/s物体落回地面v=7.9km/s绕地球，匀速圆周7.9km/sv11.2km/s绕地球，椭圆运动11.2km/sv16.7km/s物体绕太阳运动16.7km/sv物体飞出太阳系三大宇宙速度“ “嫦娥五号嫦娥五号” ”的发射速的发射速度应该大度应该大于第一宇于第一宇宙速度。宙速度。“ “天问一号天问一号” ”的发射速的发射速度应该大度应该大于第二宇于第二宇宙速度。宙速度。旅行者一号（飞出太阳系）“ “旅行者一号旅行者一号” ”的发射速度应的发射速度应该大于第三宇该大于第三宇宙速度（借助宙速度（借助木星的木星的“ “引力弹引力弹弓弓” ”效应等）。效应等）。宇宙速度 | 人造卫星 | 卫星变轨 | 例题精析 | 课堂小结16 地球的引力提供卫星圆周运动的向心力，所以卫星轨道圆心和地球地心重合。这样就存在三类人造地球卫星轨道： 赤道轨道，卫星轨道在赤道平面一定高度； 极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直； 倾斜轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。人造卫星宇宙速度 | 人造卫星 | 卫星变轨 | 例题精析 | 课堂小结17 人造卫星人造卫星的运动学参量：分析可知，卫星轨道半径越大，运行速度越慢，周期越长。 高轨低速长周期宇宙速度 | 人造卫星 | 卫星变轨 | 例题精析 | 课堂小结18 人造卫星人造卫星的两个速度： 发射速度：将人造卫星送入预定轨道需要具有的速度。第一宇宙速度是最小的发射速度。 环绕速度：卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。第一宇宙速度是最大的环绕速度。1 1定轨道平面：所有地球同步卫星的轨道平面均定轨道平面：所有地球同步卫星的轨道平面均在赤道在赤道平面内平面内同步卫星6“定”2 2定定周期：运转周期与地球自转周期相同，周期：运转周期与地球自转周期相同，T T24 h.24 h.3 3定高度定高度( (半径半径) )：离地面高度为：离地面高度为36 000 km36 000 km. .4 4定速率：运行速率为定速率：运行速率为3.1103.1103 3 m/s m/s. .5 5定向心加速度：向心加速度为定向心加速度：向心加速度为0.23m/s0.23m/s2 2. .6 6定方向：定方向：自西向东自西向东. .同步卫星是如何发射同步卫星是如何发射到预定轨道上的呢？到预定轨道上的呢？宇宙速度 | 人造卫星 | 卫星变轨 | 例题精析 | 课堂小结21 变轨点1： 点火加速转移轨道变轨点2：点火加速同步轨道开普勒第二定律，减速卫星变轨问题：比较圆轨道1的环绕速度与圆轨道2的环绕速度大小？ 嫦娥一号发射轨道示意图中国航天中国航天例例 题题 精精 析析 1. （多选）2017年9月25日至9月28日期间，微信启动新界面，其画面视角从人类起源的非洲（左）变成华夏大地中国（右）。新照片由我国新一代静止轨道卫星“风云四号”拍摄，见证着科学家15年的辛苦和努力。下列说法正确的是（ ）A“风云四号”可能经过北京正上空B“风云四号”的向心加速度大于月球的向心加速度C“风云四号”的运行速度小于7.9 km/sD与“风云四号”同轨道的卫星运动的动能都相等BCA项：“风云四号”轨道应该在赤道平面内，不可能经过北京；B项：“风云四号”轨道半径小于月球，因此向心加速度较大；C项：第一宇宙速度是最大的绕行速度；D项：同一轨道的卫星质量可能不同。例例 题题 精精 析析2（多选）如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带，假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动下列判断正确的是（ ）A要从地球发射卫星探测小行星带，发射速度应大于地球的第二宇宙速度B小行星带内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星的向心加速度C小行星带内的小行星都具有相同的角速度D各小行星绕太阳运动的周期均小于一年ABA项：想要脱离地球引力的束缚，发射速度需要达到第二宇宙速度；BC项：根据“高轨低速长周期”分析可知，内侧小行星的向心加速度较大、角速度较大；D项：各小行星与地球都绕太阳做匀速圆周运动，而小行星的轨道半径较大，因此周期较长，应该大于一年。例例 题题 精精 析析32021年5月22日，第一辆从中国始发的火星车祝融号安全到达火星表面，开始巡视探测。如图所示为“祝融号”着陆器经过多次变轨后登陆火星的轨迹图，轨道上的P、S、Q三点与火星中心在同一直线上，P、Q两点分别是椭圆轨道的远火星点和近火星点，轨道为圆轨道。下列说法正确的是（）A着陆器在P点由轨道进入轨道需要点火加速B着陆器在轨道上S点的速度小于在轨道上Q点的速度C着陆器在轨道上P点的加速度大小大于在轨道上P点的加速度大小D着陆器在轨道上由P点运动到S点的时间比在轨道上由P点运动到Q点的时间短B例例 题题 精精 析析A着陆器在P点由轨道进入轨道需要点火加速B着陆器在轨道上S点的速度小于在轨道上Q点的速度C着陆器在轨道上P点的加速度大小大于在轨道上P点的加速度大小D着陆器在轨道上由P点运动到S点的时间比在轨道上由P点运动到Q点的时间短在在P P点减速，被火星俘获点减速，被火星俘获作辅助圆如图红线表示：作辅助圆如图红线表示：v vS S v v红红 v vQQ在轨道在轨道IIII和轨道和轨道IIIIII上经过同一点时，上经过同一点时，万有引力相同，因此加速度相同万有引力相同，因此加速度相同根据开普勒第三定律，根据开普勒第三定律，IIII轨道的半径比轨道的半径比IIIIII轨道的半长轴大，因此周期也较长轨道的半长轴大，因此周期也较长例例 题题 精精 析析4. “玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想。“玉兔号”月球车在月球表面做了一个自由下落实验，测得物体由静止自由下落h高度的时间为t，已知月球半径为R，自转周期为T，引力常量为G。求： 月球的质量； 月球同步卫星离月球表面高度H。 根据自由落体运动：解得： 同步卫星的周期为T：解得：29 思维导图30 谢谢谢谢聆聆听听