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

第七章 万有引力与宇宙航行 第4节 宇宙航行1 知道三个宇宙速度的含义和数值，会计算第一宇宙速度(重点)2 掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系(重点)3 理解近地卫星、同步卫星的区别(难点)4 掌握卫星的变轨问题(难点)学习目标top 1top 2目录 /CONTENTS宇宙速度 top 3人造地球卫星计算天体的载人航天与太空探索密度新课引入1.登月过程需要解决的问题？（1）如何让嫦娥五号飞出地球？（2）如何让嫦娥五号飞向月球？（3）如何让航天器飞向宇宙？新课引入2、（1）拿一支粉笔水平抛出，粉笔做什么运动？（2）在相同高度使抛出时的速度更大一些，与第一次抛出有什么区别？（3）是否可以一直运动不掉下来？为什么会这样呢？可以看作平抛运动水平飞出的距离更远不可以，因为受到重力作用，粉笔会向下运动。新课引入如图所示，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？一、宇宙速度思考：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？（已知=6.6710-11Nm2/kg2，地球质M=61024kg，地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2）rvmrMmG22 这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度， 叫作第一宇宙速度（环绕速度）。skmvRGM/9 . 7Rr 1.第一宇宙速度的分析与计算(1)环绕法：万有引力提供物体作圆周运动的向心力一、宇宙速度Rvmmg2 skmgRv/9 . 71.第一宇宙速度的分析与计算思考：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？（已知=6.6710-11Nm2/kg2，地球质M=61024kg，地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2）(2)拱桥法：当支持力为0时，重力提供物体作圆周运动的向心力。mgFN一、宇宙速度（2）是航天器成为卫星的最小发射速度2.是卫星的最大环绕速度rvmrMmG22 rGMv（1）第一宇宙速度的大小：v=7.9103km/s;1.第一宇宙速度的分析与计算 发射卫星的轨道越高，需要克服万有引力的阻碍作用越多，所以发射速度需要增加。因此第一宇宙速度也是航天器成为卫星的最小发射速度。 刚好贴着地球表面刚好贴着地球表面更高的轨道因此第一宇宙速度也是卫星的最大环绕速度。一、宇宙速度2.认识第二宇宙速度理论研究指出，在地面附近发射飞行器，如果速度大于 7.9 km/s，又小于 11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。当飞行器的速度等于或大于 11.2 km/s 时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把 11.2 km/s叫作第二宇宙速度（逃逸速度）。一、宇宙速度3.认识第三宇宙速度达到第二宇宙速度的飞行器还无法脱离太阳对它的引力。在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于 16.7 km/s， 这个速度叫作第三宇宙速度（脱离速度）。注意：在地面发射速度大于在地面发射速度大于7.9km/s7.9km/s，而小于，而小于11.2km/s11.2km/s，卫星绕地球，卫星绕地球运动的轨迹运动的轨迹不是圆不是圆，而是，而是椭圆椭圆；等于或大于等于或大于11.2km/s11.2km/s时，时，卫星就会脱卫星就会脱离地球的引力，永远离开地球。离地球的引力，永远离开地球。一、宇宙速度数值意义第一宇宙速度_km/s(1)卫星在地球表面附近绕地球做_的速度(2)人造卫星的最小地面发射速度第二宇宙速度_km/s使卫星挣脱_引力束缚的最小地面发射速度第三宇宙速度_km/s使卫星挣脱_引力束缚的_地面发射速度7.9匀速圆周运动11.2地球16.7太阳最小二、人造卫星钱学森中国航天之父我国第一颗人造地球卫星“东方红1号” 自首颗人造地球卫星发射后，人类已经发射数千颗人造地球卫星，目前在轨有效运行的卫星有上千颗，其中通信、导航、气象等卫星已极大地改变了人类的生活。二、人造卫星二、人造卫星（一）人造地球卫星的轨道特点1、卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道(1)卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，卫星的周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律(2)卫星绕地球沿圆轨道运动时，因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心(3)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，可以通过两极上空(极地轨道)，也可以和赤道平面成任一角度，如图所示二、人造卫星二、人造卫星二、人造卫星3.人造地球卫星的分类（1）近地卫星：指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。skmvRGM/9 . 7rvmrMmG22 Rr 二、人造卫星3.人造地球卫星的分类（2）同步卫星的“六个一定”轨道平面一定：赤道平面周期与角速度一定：T=24h运转方向一定:自西向东轨道半径一定:r=6.6R速度大小一定:v=3.08km/s向心加速度的大小一定:22/23.0smrGMan二、人造卫星（3）同步卫星的用途：主要用于通信，故也称通信卫星。3颗同步卫星可实现全球覆盖,为了使同步卫星之间不相互干扰，大约3左右才能放置一颗同步卫星，也就是说，地球上空只能放下120颗同步卫星。截止2012年，已发射100多颗。三、载人航天与太空探索 1961年4月12日，苏联航天员加加林进入称为第一个进入太空的人类。 1969年阿波罗登月，阿姆斯特朗说了那名言：“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言,却是巨大飞E跃。”三、载人航天与太空探索我国的航天成就三、载人航天与太空探索重温55颗北斗导航卫星发射瞬间课堂小结宇宙航行宇宙速度第一宇宙速度（环绕速度）:第二宇宙速度（逃逸速度）:第三宇宙速度（脱离速度）:v2=11.2km/sv1=7.9km/sv3=16.7km/s人造地球卫星载人航天与太空探索近地卫星极地卫星同步卫星课堂检测1.若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，此行星的第一宇宙速度约为( )A.16 km/s B.32 km/sC.4 km/s D.2 km/sA课堂检测2.如图所示，是同一轨道平面内的三颗人造地球卫星，下列说法正确的是()A.线速度vAvBvCB.根据万有引力定律，可知FAFBFCC.角速度ABCD.向心加速度aAaBaCC课堂检测3.设地球的质量为M，半径为R，自转角速度为，万有引力常量为G，同步卫星离地心高度为r，地表重力加速度为g，则关于同步卫星的速度v的表达式正确的是（） A B C DvrGMvR3vGMgvRrACD课堂检测4.如图所示，天宫二号在椭圆轨道的远地点开始变轨，变轨后在圆轨道上运行，A点离地面高度约为380km，地球同步卫星离地面高度约为36000km。若天宫二号变轨前后质量不变，则下列说法正确的是（）A天宫二号在轨道上运行通过近地点B时速度最小B天宫二号在轨道上的机械能小于在轨道上的机械能C天宫二号在轨道上运行的周期一定大于24hD天宫二号在轨道上运行通过点A时的加速度一定小于在轨道A上运行通过点时的加速度B