高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行授课ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行授课ppt课件，共24页。PPT课件主要包含了答案B，答案AD，变轨问题，对接问题，答案ABD，答案C等内容，欢迎下载使用。
v2>v1>v4>v3
a2＝a1>a4＝a3
一、区分万有引力问题中的几组概念1.两个速度——运行速度和发射速度(1)发射速度是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度，且一旦发射后就再也没有能量补充，被发射物仅依靠自身的初速度克服地球引力上升一定高度，进入运行轨道。要发射一颗人造卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。因此，第一宇宙速度又是最小的发射速度。卫星离地面越高，卫星的发射速度越大。贴近地球表面运行的卫星(即近地卫星)的发射速度最小，其运行速度等于第一宇宙速度。
(4)距地面越高的卫星运行速度越小，向距地面越高的轨道发射卫星越困难。向越高的轨道发射卫星时，火箭克服地球对它的引力所做的功越多，因此所需的发射速度越大。
2.两个半径——天体半径和轨道半径
(1)在中学物理中通常把天体看成球体，天体半径就是对应的球体的半径，反映了天体的大小。(2)轨道半径是指围绕中心天体运行的天体做圆周运动时的圆形轨道的半径。说明：天体运行的轨道半径总大于中心天体的半径。当天体贴近中心天体表面运动时，可近似认为轨道半径等于中心天体的半径。
3.两个向心加速度——物体随地球自转的向心加速度和卫星绕地球运行的向心加速度
4.两种周期——自转周期和公转周期
5.卫星的两种状态——稳定运行和变轨过程
卫星只有在圆轨道上稳定运行时，万有引力才等于向心力。在变轨的过程中万有引力不等于向心力，做离心运动的过程中万有引力小于向心力，做近心运动的过程中万有引力大于向心力。
[例1] 登上火星是人类的梦想。地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响。根据下表，火星和地球相比(　　) 
A.火星的公转周期较小B.火星做圆周运动的加速度较小C.火星表面的重力加速度较大D.火星的第一宇宙速度较大
[针对训练1] (多选)图中的甲是地球赤道上的一个物体，乙是某宇宙飞船(周期约90 min)，丙是地球的同步卫星，它们运行的轨道示意图如图所示，它们都绕地心做匀速圆周运动。下列有关说法中正确的是(　　)
二、人造卫星的发射、变轨与对接1.发射问题
发射过程：如图所示，一般先把卫星发射到较低轨道1上，然后在P点点火，使卫星加速，让卫星做离心运动，进入轨道2，到达Q点时，再使卫星加速，进入预定轨道3。
回收过程：与发射过程相反，当卫星到达Q点时，使卫星减速，卫星由轨道3进入轨道2，当到达P点时，再让卫星减速进入轨道1，再减速到达地面。
如图所示，飞船首先在比空间站低的轨道运行，当运行到适当位置时，再加速运行到一个椭圆轨道。通过控制使飞船跟空间站恰好同时运行到两轨道的相切点，便可实现对接。
[例2] 我国第五颗北斗导航卫星是一颗地球同步轨道卫星。如图所示，假若第五颗北斗导航卫星先沿椭圆轨道Ⅰ飞行，后在远地点P处由椭圆轨道Ⅰ变轨进入地球同步圆轨道Ⅱ。下列说法正确的是(　　)
A.卫星在轨道Ⅱ运行时的速度大于7.9 km/sB.卫星在椭圆轨道Ⅰ上的P点处加速进入轨道ⅡC.卫星在轨道Ⅱ运行时不受地球引力作用D.卫星在轨道Ⅱ运行时的向心加速度比在赤道上相对地球静止的物体的向心加速度小
解析　人造地球卫星的运行速度最大为近地表面绕地球做圆周运动时的速度，即7.9 km/s，因此，在轨道Ⅱ上运行时的速度小于7.9 km/s，选项A错误；卫星在椭圆轨道Ⅰ上的P点时，由于地球对卫星的万有引力大于此时卫星所需的向心力，因此沿着椭圆轨道Ⅰ运动，要使之沿轨道Ⅱ运动，则必须增大卫星的速度，因此，卫星在椭圆轨道Ⅰ上的P点处进入轨道Ⅱ要加速，选项B正确；卫星在轨道Ⅱ运行时仍然受到地球的引力作用，选项C错误；由于轨道Ⅱ是地球同步圆轨道，与地球自转的周期相同，根据a＝ω2r可得，卫星在轨道Ⅱ运行时的向心加速度比在赤道上相对地球静止的物体的向心加速度大，选项D错误。答案　B
[针对训练2] (多选)我国发射的“嫦娥一号”探月卫星简化后的路线示意图如图所示，卫星由地面发射后经过发射轨道进入停泊轨道，然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调整后进入工作轨道，卫星开始对月球进行探测。已知地球与月球的质量之比为a，卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为b，卫星在停泊轨道和工作轨道上均可视为做匀速圆周运动，则卫星(　　)
三、万有引力定律与天体表面的抛体运动的综合应用万有引力定律常与抛体运动综合命题。在地球上所有只在重力作用下的运动形式：如自由落体运动、竖直上抛运动、平抛运动等，其运动规律和研究方法同样适用于在其他星球表面的同类运动的分析，要特别注意在不同的天体上重力加速度一般不同。
答案　(1)222.2 N　(2)3.375 m