高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行教案配套ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行教案配套ppt课件，共32页。PPT课件主要包含了教学目标，新课导入，宇宙速度，人造地球卫星，中国航天之父，地球同步卫星，卫星变轨问题，载人航天与太空探索，随堂练习等内容，欢迎下载使用。
1.知道三个宇宙速度的含义和数值，会计算第一宇宙速度．2.掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系．　3.理解近地卫星、同步卫星的区别．　4.掌握卫星的变轨问题．
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？
从高山上水平抛出物体，速度越大，落地点离山脚越远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗永远绕地球运动的人造卫星。
方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力
方法二：地表附近，重力近似等于万有引力
思考：以多大的速度将物体抛出，它才会成为绕地球表面运动的卫星?
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。
第一宇宙速度的定性分析
探究: 若卫星的发射速度大于7.9km/s ，会怎样呢？
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。
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。
1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功。
牛顿虽然早就预言了人造地球卫星，但因发射需达到 很大的速度，这对于人类是一个巨大的挑战。直到多级 火箭的研制成功，才为人造地球卫星的发射创造了条件。
钱学森，世界著名科学家，空气动力学家，中国载人航天奠基人，“中国科制之父”和“火箭之王”，由于钱学森回国效力，中国导弹、原子弹的发射向前推进了至少20年。 曾任美国麻省理工学院和加州理工学院教授。1950年钱学森回国受阻，并受美国方面监禁，1955年，在毛泽东主席和周恩来总理的争取下回到中国。
中国航天之父：钱学森（－）
人造卫星分类：通信卫星、测地卫星、气象卫星、科学卫星等
自首颗人造地球卫星发射后，人类已经发射了数千颗人造地 球卫星，目前在轨有效运行的卫星有上千颗，其中的通 信、导航、气象等卫星已极大地改变了人类的生活。
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．
1、地球同步卫星的特点
A点速度—内小外大（在A点看轨迹）
总结：(1)F引=F向，卫星做圆周运动(2)F引F向，卫星做近心运动
卫星由低轨变高轨(卫星发射)
卫星变轨问题的四点注意事项
卫星由高轨变低轨：(卫星回收)
人类一直有“飞天”的梦想，万有引力定律的发现，不仅破解了天上行星的运行规律，也为人类开辟了上天的 理论之路。随着技术的进步，人类迈向太空的脚步越来越 大，越来越坚实。
1961 年 4 月 12 日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时108 min，然后重返大气层，安全降落在地面，铸就了人类首次进入太空的丰碑。
1969 年 7 月 16 日 9 时 32 分，运载阿波罗 11 号飞船的土星 5 号火箭在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。7 月 20 日下午 10 时 56 分，指挥长阿姆斯特朗小心翼翼地踏上月面，并说出了那句载入史册的名言 ：“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大的飞跃。”
2003 年 10 月 15 日 9 时，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行 14 圈后安全降落。这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家。在载人航天方面，继神舟五号之后，截至 2017 年底，我国已经将 11 名（14 人次）航天员送入太空，包括两名女航天员。
除了载人航天工程，我国还在许多方面进行着太空探索。2013 年6月，神舟十号分别完成与天宫一号空间站的手动和自动交会对接；2016 年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接。2017 年4 月 20 日，我国又发射了货运飞船天舟一号，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等 3次交会对接及多项实验。
地球是人类的摇篮，但是人类不会永远生活在摇篮里。尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月球不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕……未来的探索之路还很长。
1、“嫦娥三号”卫星从地球发射到月球过程的路线示意图如图3所示.关于“嫦娥三号”的说法正确的是（ ）A.在P点由a 轨道转变到b 轨道时， 速度必须变小B.在Q点由d轨道转变到c轨道时， 要加速才能实现(不计“嫦娥三号”的质量变化)C.在b轨道上，卫星在P点的速度比在R点的速度大D.“嫦娥三号”在a、b轨道上正常运行时，通过同一点P时，加速度相等
3、如图所示，若关闭动力的航天飞机在月球引力作用下向月球靠近，并将与空间站在B处对接，已知空间站绕月球做匀速圆周运动的轨道半径为r，周期为T，万有引力常量为G，下列说法中正确的是（　　）A. 图中航天飞机正加速飞向B处B. 航天飞机在B处由椭圆轨道进入空间站轨道时必须点火减速C. 根据题中条件可以算出月球质量D. 根据题中条件可以算出空间站受到月球引力的大小