高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行示范课ppt课件

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1.会利用所学万有引力知识推导第一宇宙速度,知道三个宇宙速度的含义。2.理解近地卫星、同步卫星的区别。3.从力和运动的关系理解卫星的变轨问题,形成正确的物理观念。
微判断1.发射人造地球卫星需要足够大的速度。(　　)2.绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s。(　　)3.在地面上发射人造地球卫星的最小速度是7.9 km/s。(　　)4.要发射一颗人造月球卫星,在地面的发射速度应大于16.7 km/s。(　　)
微训练 以下关于宇宙速度的说法正确的是(　　)A.第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道运行时的最大速度B.第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道运行时的最小速度C.人造地球卫星在圆轨道运行时的速度可以等于第二宇宙速度D.地球上的物体无论具有多大的速度都不可能脱离太阳的束缚
故轨道半径越大,卫星的运行速度越小,而第一宇宙速度是卫星沿地球表面运动时的速度,所以第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度,故选项A正确,B错误。当卫星的速度大于或等于第二宇宙速度时,卫星脱离地球的吸引而进入绕太阳运行的轨道,故人造地球卫星在圆轨道上运行时的速度一定小于第二宇宙速度,故选项C错误。当物体的速度大于等于第三宇宙速度16.7 km/s时,物体将脱离太阳的束缚,故选项D错误。
二、人造地球卫星1.人造地球卫星的发射及原理。(1)牛顿设想。当物体被抛出的速度　足够大　时,它将围绕地球　运动　而不再落回地面,成为一颗人造地球卫星(如图甲所示)。 (2)发射过程简介。如图乙所示,发射人造地球卫星,一般使用三级火箭。
2.动力学特点。一般情况下可认为人造卫星绕地球做　匀速圆周　运动,其向心力由地球对它的　万有引力　提供。 
3.人造地球卫星。(1)1957年10月4日,　世界上　第一颗人造地球卫星发射成功。 (2)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,开创了中国航天史的新纪元。为我国航天事业作出特殊贡献的科学家　钱学森　被誉为“中国航天之父”。 (3)地球静止卫星位于赤道上方高度约36 000 km处,与地面相对静止。地球同步卫星与地球以相同的角速度转动,周期与地球自转周期相同。 
微思考 在地球的周围,有许多卫星在不同的轨道上绕地球转动,请思考:这些卫星的轨道平面有什么特点?这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢?提示:这些卫星的轨道平面都通过地心;卫星的线速度、角速度、周期都跟卫星的轨道半径有关。
三、载人航天与太空探索1969年7月,美国阿波罗11号登上　月球　。 2003年10月15日,我国航天员　杨利伟　进入太空。 2021年4月29日,具备长期自主飞行能力的天和核心舱成功发射。2022年12月3日,中国航天员乘组完成首次在轨交接,中国空间站正式开启长期有人驻留模式。
在我国的探月工程与深空探测任务中:2020年12月1日,嫦娥五号着陆于月球的天船基地,共获取月球样品1 731 g,成为人类历史上无人自动采集月球样品最多的一次。2021年5月15日,天问一号探测器着陆火星。
一 第一宇宙速度的理解和相关计算
3.对发射速度和环绕速度的理解。(1)“最小发射速度”:向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难,因为发射卫星要克服地球对它的引力。近地轨道是人造卫星的最低运行轨道,而近地轨道的发射速度就是第一宇宙速度,所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。
假设某航天员在一星球上以速率v竖直上抛一物体,经时间t后,物体以速率v落回手中。已知该星球的半径为R,试求该星球上的第一宇宙速度。
典例剖析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/sB.32 km/sC.4 km/sD.2 km/s答案:A
规律总结 1.三种宇宙速度均指在地球上的发射速度。2.第一宇宙速度是卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度,也是卫星的最小发射速度。3.轨道半径越大的卫星,其运行速度越小,但其地面发射速度越大。
学以致用某飞船进入离地面343 km的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之间答案:C
二 人造卫星和同步卫星问题
重难归纳1.人造地球卫星的轨道。(1)椭圆轨道:地心位于椭圆的一个焦点上。(2)圆轨道:卫星绕地球做匀速圆周运动,卫星所需的向心力由万有引力提供,由于万有引力指向地心,所以卫星的轨道圆心必然是地心,即卫星在以地心为圆心的轨道平面内绕地球做匀速圆周运动。
(3)卫星的三种轨道:地球卫星的轨道平面与赤道平面成一定角度的一般轨道;轨道平面与赤道平面重合的赤道轨道;轨道平面与赤道平面垂直,即通过极点的极地轨道,如图所示。
2.地球同步卫星。(1)概念:位于地面上方高度约36 000 km处,周期与地球自转周期相同的卫星叫作地球同步卫星。(2)同步卫星的三个“一定”。
(3)静止卫星。地球同步卫星中有一种卫星的轨道平面与赤道平面成0度角,运动方向与地球自转方向相同,相对地面静止。
世界各国的同步卫星都在同一轨道上吗?它们做圆周运动的向心力一定相同吗?提示:不都在同一轨道上;向心力不一定相同,各国的同步卫星质量不一定相同,受到的万有引力大小不一定相等。
典例剖析(多选)如图所示,赤道上随地球自转的物体A、赤道上空的近地卫星B、地球同步卫星C,它们的运动都可视为匀速圆周运动,比较三个物体的运动情况,以下判断正确的是(　　)A.三者的周期关系为TAaCC.三者角速度的大小关系为ωA=ωC