人教版 (2019)4 宇宙航行教课内容ppt课件

这是一份人教版 (2019)4 宇宙航行教课内容ppt课件，共53页。PPT课件主要包含了宇宙航行，目标体系构建，课前预习反馈，知识点1，宇宙速度，足够大，人造地球卫星，匀速圆周，万有引力，地球半径R等内容，欢迎下载使用。

1．牛顿的设想如图所示，把物体从高山上水平抛出，如果抛出速度_________，物体就不会落回地面，它将绕地球运动，成为_______________。
(3)三个宇宙速度及含义
1．同步卫星：地球同步卫星位于_______上方高度约36 000 km处，因相对地面静止，也称静止卫星。地球同步卫星与地球以相同的_________转动，周期与地球___________相同。2．1957年10月，苏联成功发射了世界上第一颗_______________。1969年7月，美国“阿波罗11号”登上_______。2003年10月15日，我国“神舟五号”把航天员_________送入太空。
人造地球卫星载人航天与太空探索
(1)在地面上发射人造地球卫星的最小速度是7.9 km/s。(　　)(2)人造地球卫星的最小绕行速度是7.9 km/s。(　　)(3)我国向月球发射的“嫦娥二号”宇宙飞船在地面附近的发射速度要大于11.2 km/s。(　　)(4)卫星的运行速度随轨道半径的增大而增大。(　　)(5)同步卫星可以“静止”在北京的上空。(　　)
『选一选』(2022·江苏如皋高一期末)2021年12月9日，时隔8年之后，我国航天员再次进行太空授课，乒乓球浮力消失实验是其中的一个实验。甲图是地面教室中的乒乓球浮在水面上，乙图是空间站中的乒乓球停在水中的任意位置，则乒乓球浮力消失的原因是空间站中(　　)A．水处于完全失重状态B．水的密度变小了C．乒乓球的质量变大了D．乒乓球的重力变大了
解析：在太空空间站的水和乒乓球都是受重力提供向心力，加速度为重力加速度，则处于完全失重状态，水是没有浮力的，因此在水中的乒乓球并不会因浮力而上升，而是继续停在水中，故A正确；完全失重时水的密度不变，乒乓球的质量不变，空间站的重力加速度较地面小，则空间站内的乒乓球的重力变小了，故B、C、D错误。
『想一想』将物体以一定的水平速度从某一高度水平抛出，初速度变大时，其射程如何变化？
平抛物体水平初速度逐渐增大，物体的落地点将越来越远，若抛出物体的水平初速度足够大，物体将绕地球运动并成为地球的一颗卫星。
发射卫星，要有足够大的速度才行。(1)怎样求地球的第一宇宙速度？不同星球的第一宇宙速度是否相同？(2)把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？
第一宇宙速度的理解与推导
一、第一宇宙速度的定性分析1．第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动必须具备的速度，即近地卫星的环绕速度。
3．“最小发射速度”：如果发射速度低于第一宇宙速度，因为受到地球引力作用，发射出去的卫星就会再回到地球上，所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。
若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星的质量是地球质量的6倍，半径是地球半径的1.5倍，则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/s
第一宇宙速度的计算方法对于任何天体，计算第一宇宙速度时，都是根据万有引力提供向心力的思路，卫星的轨道半径等于天体的半径，由牛顿第二定律列式计算。(1)如果知道天体的质量和半径，可直接列式计算。(2)如果不知道天体的质量和半径的具体数值，但知道该天体与地球的质量、半径的比例关系，可分别列出该天体与地球第一宇宙速度的表达式，用比例法进行计算。
1．已知地球赤道处的重力加速度为g，赤道上物体随地球做匀速圆周运动的向心加速度为an、周期为T，由此可知地球的第一宇宙速度为(　　)
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？
提示：(1)卫星的向心力是由地球的万有引力提供，故所有卫星的轨道平面都经过地心；
1．人造地球卫星(1)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步轨道)，可以通过两极上空(极地轨道)，也可以和赤道平面成任意角度，如图所示。(2)因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球做圆周运动的向心力，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心。
(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。
2．人造卫星问题的分析思路设人造卫星的运行速度为v、角速度为ω、周期为T，向心加速度为an、轨道半径为r，人造卫星做匀速圆周运动所需要的向心力由万有引力提供。即：
3．地球同步卫星(1)位于地球赤道上方，相对于地面静止不动，它的角速度跟地球的自转角速度相同，广泛应用于通信，又叫同步通信卫星。(2)特点①定周期：所有同步卫星周期均为T＝24 h。②定轨道：同步卫星轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致，即由西向东。
④定速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此线速度、角速度大小均不变。⑤定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小也不变。
(多选)有两颗质量相同的人造卫星A、B，其轨道半径分别为RA、RB，RB＝4RA，那么下列判断中正确的有(　　)A．它们的运行周期之比TA∶TB＝1∶8B．它们的运行线速度之比vA∶vB＝4∶1C．它们所受的向心力之比FA∶FB＝4∶1D．它们运行的角速度之比ωA∶ωB＝8∶1
人造卫星运行参量的判断方法(1)人造卫星的an、v、ω、T由地球的质量M和卫星的轨道半径r决定，当r确定后，卫星的an、v、ω、T便确定了，与卫星的质量、形状等因素无关，当人造卫星的轨道半径r发生变化时，其an、v、ω、T都会随之改变。(2)在处理人造卫星的an、v、ω、T与半径r的关系问题时，常用公式“gR2＝GM”来替换出地球的质量M，会使问题解决起来更方便。
2．(多选)如图中的四种虚线轨迹，可能是人造地球卫星轨道的是(　　)解析：人造地球卫星靠地球对它的万有引力提供向心力而做匀速圆周运动，地球对卫星的万有引力指向地心，所以人造地球卫星做圆周运动的圆心是地心，故A、C、D正确，B错误。
A　　　　　B　　　　 　C　　　　D
3．(多选)地球同步卫星即地球同步轨道卫星，又称对地静止卫星，常用于通信、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面，设地球半径为R，同步卫星离地面的高度为h，不计自转影响时地球表面的重力加速度为g。有关地球同步卫星，下列说法正确的是(　　)A．长春正上空的同步卫星与北京正上空的同步卫星的周期相同C．同步卫星的速率可以与某极地卫星的速率相等D．所有同步卫星的向心加速度一定相同
易错点：由于对人造卫星的运行规律认识不清而致错(多选)(2021·江苏淮安市高一月考)假如做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，仍做圆周运动，则 (　　)A．根据公式v＝ωr可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍
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。
1．(2022·江苏连云港高一期末)2021年10月16日，“长征二号”遥十二运载火箭成功将载有三名航天员的“神舟十三号”飞船送入预定轨道，并顺利实现其与“天和”核心舱对接。下列说法正确的是(　　)A．载人飞船加速上升过程中，三名航天员均处于失重状态B．对接过程中，神舟飞船与“天和”核心舱均可看成质点C．飞船环绕地球运行过程中，航天员对核心舱有压力作用D．王亚平做“太空欢乐球”实验中，泡腾片在水球内产生的小气泡没有离开水球，是由于气泡及水球处于完全失重状态
解析：载人飞船加速上升过程中，三名航天员均处于超重状态，选项A错误；对接过程中，神舟飞船与“天和”核心舱的大小不能忽略，均不可看成质点，选项B错误；飞船环绕地球运行过程中，航天员处于完全失重状态，则对核心舱没有压力作用，选项C错误；王亚平做“太空欢乐球”实验中，泡腾片在水球内产生的小气泡没有离开水球，是由于气泡及水球处于完全失重状态，选项D正确。
2．(2022·浙江高一期中)如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　)A．甲的线速度比乙的大B．甲的角速度比乙的大C．甲的运行周期比乙的小D．甲的向心加速度比乙的小
3．(2022·浙江省新昌中学高一)原计划的“铱”卫星通信系统是在距地球表面780 km的太空轨道上建立一个由77颗小卫星组成的星座。这些小卫星均匀分布在覆盖全球的7条轨道上，每条轨道上有11颗卫星，由于这一方案的卫星排布像化学元素“铱”原子的核外77个电子围绕原子核运动一样，所以称为“铱”星系统。后来改为由66颗卫星，分布在6条轨道上，每条轨道上由11颗卫星组成，仍称它为“铱”星系统。“铱”星系统的66颗卫星，其运行轨道的共同特点是(　　)A．以地轴为中心的圆形轨道B．以地心为中心的圆形轨道C．轨道平面必须处于赤道平面内D．“铱”星运行轨道高于同步卫星轨道
解析：“铱”卫星系统作为覆盖全球的通信卫星系统，在地球引力的作用下，在以地心为中心的圆形轨道上运行，不一定与赤道平面共面，A、C错误B正确；“铱”卫星系统距地面的高度为780 km，同步卫星轨道大约3.6万千米，远低于同步卫星距地面的高度，D错误。
4．(多选)(2022·贵州黔东南高一期末)如图所示，A为地球的同步卫星，B为近地卫星，虚线为各自的轨道，下列说法正确的是(　　)A．A的加速度小于B的加速度B．A的运行速度小于B的运行速度C．B的周期可能大于24 hD．A的运行速度可能大于地球的第一宇宙速度