物理必修 第二册4 宇宙航行多媒体教学课件ppt

这是一份物理必修 第二册4 宇宙航行多媒体教学课件ppt，共54页。PPT课件主要包含了第四节宇宙航行，目标体系构建，课前预习反馈，足够大，人造卫星，匀速圆周运动，世界上，杨利伟，天宫一号，天宫二号等内容，欢迎下载使用。
【学习目标】1．了解人造地球卫星的初步构想。2．会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。 3．知道三个宇宙速度的含义和数值、会推导第一宇宙速度。
人造地球卫星1．牛顿设想：如图所示，把物体从高山上水平抛出，如果抛出速度__________，物体就不再落回地面，成为____________。
人造地球卫星　载人航天与太空探索1．1957年10月4日，__________第一颗人造地球卫星发射成功。2．1970年4月24日，________第一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功。3．地球同步卫星位于________上方高度约___________km处，与地面相对静止，角速度和周期与地球的________。4．1961年4月12日，苏联航天员加加林进入东方一号载人飞船，完成人类首次进入太空的旅行。
5．1969年7月，美国的阿波罗11号飞船登上月球。6．2003年10月15日，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员__________送入太空。7．2013年6月，神舟十号分别完成与____________空间站的手动和自动交会对接。8．2016年10月19日，神舟十一号完成与____________空间站的自动交会对接。9．2017年4月20日，我国又发射了货运飞船____________，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接及多项实验。
『判一判』(1)第一宇宙速度是发射卫星的最小速度。(　　)(2)无论从哪个星球上发射卫星，发射速度都要大于7.9 km/s。(　　)(3)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s。(　　)(4)人造地球卫星离地面越高，运动速度越小。(　　)(5)如果沿地面发射卫星的速度大于11.2 km/s，卫星会永远离开地球。(　　)
『选一选』2013年6月11日，“神舟十号”飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，航天员王亚平进行了首次太空授课。在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小(　　)A．等于7.9 km/sB．介于7.9 km/s和11.2 km/s之间C．小于7.9 km/sD．介于7.9 km/s和16.7 km/s之间
在地球的周围，有许多的卫星在不同的轨道上绕地球转动，请思考：
(1)这些卫星的轨道平面有什么特点？(2)这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢？
1．卫星的轨道(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。(2)卫星绕地球沿椭圆轨道运行时，地心是椭圆的一个焦点，其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律。(3)卫星绕地球沿圆轨道运行时，由于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，所以地心必须是卫星圆轨道的圆心。
不管卫星沿一个什么样的轨道运动，地心一定处于卫星轨道所在的平面上。
3．卫星中的超重与失重(1)超重：发射时加速上升过程；返回大气层时减速降低过程。(2)失重：卫星进入轨道后，卫星本身和其中的人、物都处于完全失重状态。(3)卫星中失效的物理仪器：凡工作条件或原理与重力有关的仪器都不能使用。
　　　　(多选)(2020·云南省腾冲市第八中学高一下学期期中)a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星，其中a、c的轨道相交于P(图中未画出)，b、d在同一个圆轨道上，b、c轨道位于同一平面。某时刻四颗人造卫星的运行方向及位置如图所示。下列说法中正确的是(　　)A．a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度B．b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度C．a、c的线速度大小相等，且大于d的线速度D．a、c存在相撞危险
思路引导：万有引力提供向心力是解决卫星问题的核心，正确选用向心力的不同表达式是解题的关键。
1．如图所示，有关地球人造卫星轨道的正确说法有(　　)A．a、b、c均可能是卫星轨道B．卫星轨道只可能是aC．a、b均可能是卫星轨道D．b可能是同步卫星的轨道
解析：地球卫星围绕地球做匀速圆周运动，圆心是地球的地心，所以凡是地球卫星，轨道面必定经过地球中心，所以a、b均可能是卫星轨道，c不可能是卫星轨道，故A、B错误，C正确；同步卫星的轨道必定在赤道平面内，所以b不可能是同步卫星，故D错误。
第一宇宙速度的定性分析和定量计算
发射卫星，要有足够大的速度才行，请思考：(1)对于不同轨道的卫星，哪一颗卫星最容易发射呢？这颗卫星的环绕速度与发射速度有什么关系？(2)如何求得第一宇宙速度？
提示：(1)轨道越低的卫星，更容易发射，故近地卫星最容易发射，发射后不需要升空，因此近地卫星的环绕速度与其发射速度相等；(2)第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度，根据万有引力提供向心力，求出近地卫星的环绕速度即可。
　　　　(2020·河南省洛阳市高一下学期期中)2019年1月3日“嫦娥四号”探测器首次在月球背面软着陆，开展原位和巡视探测，让月球背面露真颜，设想嫦娥四号登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动，发射的月球车在月球软着陆后，自动机器人在月球表面上沿竖直方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落回抛出点，已知月球半径为R，万有引力常量为G，月球质量分布均匀，求：(1)月球表面的重力加速度；(2)月球的第一宇宙速度。
2．(2020·河北省石家庄市高一下学期期末)2017年9月25日，微信启动页“变脸”：由美国卫星拍摄的地球静态图换成了我国“风云四号”卫星拍摄地球的动态图，如图所示。“风云四号”卫星是第二代地球静止轨道遥感气象卫星，下列说法正确的是(　　)
A．经过一段时间，“风云四号”可以运行到美国上空B．“风云四号”运行速度大于第一宇宙速度C．“风云四号”做圆周运动的向心加速度小于地球表面的重力加速度D．“风云四号”卫星的发射速度大于第二宇宙速度
提示：(1)这些同步卫星都在绕地心做匀速圆周运动；(2)卫星相对于地球静止，因此卫星绕地球运动的周期一定等于地球自转的周期。
1．概念相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星，又叫通信卫星。2．特点(1)周期一定：它的运动周期等于地球自转的周期T＝24 h。(2)角速度一定：同步卫星绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度。
(3)轨道一定：所有同步卫星的轨道半径都相同，即同步卫星都在同一轨道上随地球做匀速圆周运动，其轨道离地面的高度约为3.59×104 km。(4)环绕速度大小一定：所有同步卫星绕地球运动的线速度的大小是一定的，约为3.08 km/s。(5)向心加速度大小一定：所有同步卫星由于到地心距离相同，所以，它们绕地球运动的向心加速度大小都相同，约为0.23 m/s2。
(1)所有同步卫星的周期T、轨道半径r、环绕速度v、角速度ω及向心加速度a的大小均相同。　(2)所有国家发射的同步卫星的轨道都与赤道为同心圆，它们都在同一轨道上运动且都相对静止。
思路引导：同步卫星与一般的卫星遵循同样的规律，所以解决一般卫星问题的思路、公式均可运用在同步卫星问题的解答中。同步卫星同时又具备自身的特殊性，即有确定的周期、角速度、加速度、线速度、高度、轨道半径、轨道平面。
3．同步地球卫星相对地面静止不动，犹如悬在高空中，下列说法正确的是(　　)A．同步卫星处于平衡状态B．同步卫星的速率是唯一的
C．不同卫星的轨道半径都相同，且一定在赤道的正上方，它们以第一宇宙速度运行D．它们可在我国北京上空运行，故用于我国的电视广播解析：根据同步卫星的特点知B正确，C、D错误。同步卫星在万有引力作用下，绕地心做圆周运动，不是处于平衡状态，A错误。
易错点：由于对人造卫星的运行规律认识不清而致错
易错分析：对人造卫星的运行规律认识不清，盲目套用公式，不能正确判断当轨道半径发生变化时，相关物理量如何改变。而错选AB。
素养警示在讨论此类问题时，一定要分清哪些物理量是不变量，哪些物理量是变量，并由物理公式明确变量间的函数关系。解题的关键是对物理概念和规律的正确理解，绝对不能盲目套用公式。