高中人教版 (2019)4 宇宙航行教学演示课件ppt

这是一份高中人教版 (2019)4 宇宙航行教学演示课件ppt，共48页。PPT课件主要包含了宇宙航行，目标体系构建，思维脉络，课前预习反馈，足够大，知识点1，宇宙速度，人造地球卫星，匀速圆周，万有引力等内容，欢迎下载使用。

【学习目标】1．了解人造地球卫星的最初构想，会推导第一宇宙速度。2．知道同步卫星和其他卫星的区别。3．了解发射速度与环绕速度的区别和联系。
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
『判一判』(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。(　　)
『选一选』(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ACD正确，B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？
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．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．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。
　　　　　(多选)(2021·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。
　　　　　北斗三号系统最后一颗组网卫星于2020年6月23日在西昌卫星发射中心发射，并于6月30日成功定点到工作轨位。据介绍，该卫星是北斗卫星导航系统第55颗卫星，也是北斗三号全球卫星导航系统中的地球静止轨道卫星，可以定点在赤道上空的某一点。
则关于该颗卫星下列说法正确的是(　　)A．以地面为参考系，北斗导航卫星静止B．以太阳为参考系，北斗导航卫星静止C．北斗导航卫星在高空相对赤道上物体一定是运动的D．北斗导航卫星相对地面上静止的物体是运动的解析：地球静止轨道卫星相对于地面是静止的。故A正确；以太阳为参考系，北斗导航卫星随地球一起绕太阳运动。故B错误；以地面为参考系，北斗导航卫星是静止的，故C错误；地球静止轨道卫星相对于地面是静止的，所以相对地面上静止的物体也是静止的。故D错误。
1．(多选)可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道(　 　)A．与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面同心圆B．与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对于地球表面是静止的D．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对于地球表面是运动的
解析：因为人造卫星绕地球做圆周运动，靠万有引力提供向心力，万有引力以及向心力的方向均指向地心，所以人造地球卫星的轨道的圆心必须是地心，故A错误；卫星通过南北极上空，某时刻在某一经线上，由于地球的自转，下一刻卫星将不在原来的经线上，故B错误；同步卫星在赤道上方，与地球保持相对静止，轨道平面与赤道平面共面，故C正确；与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对于地球表面是运动的，万有引力提供向心力，高度小于或者大于同步卫星高度，故D正确。
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？
第一宇宙速度的定性分析和定量计算
　　　　　2020年3月9日19时55分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功发射北斗系统第五十四颗北斗导航卫星，卫星顺利进入预定轨道。若已知地球表面重力加速度为g，引力常量为G，地球的第一宇宙速度为v1，则(　　)A．根据题给条件可以估算出地球的质量B．据题给条件不能估算地球的平均密度C．第一宇宙速度v1是人造地球卫星的最大发射速度，也是最小环绕速度D．在地球表面以速度2v1发射的卫星将会脱离太阳的束缚，飞到太阳系之外
2．(2021·江苏苏州中学高一月考)某人在一星球上以速度v0竖直上抛一物体，经时间t后，物体落回到手中。已知地球半径为R，星球的半径是地球半径的一半，那么至少要用多大的速度沿星球表面抛出才能使物体不再落回星球表面(　　)
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 　 (　 　)
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。
2．(2021·江苏高一月考)在地面附近先后发射飞行器甲和乙，甲的发射速度为7.9 km/s，乙的发射速度为10 km/s。已知引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/ kg2，根据以上信息可判断或求出(　　)A．甲的轨道是椭圆　　　B．乙的轨道是圆C．地球的密度D．甲的周期比乙短解析：甲的速度恰好等于第一宇宙速度，则轨道是圆，选项A错误；乙的速度大于第一宇宙速度，但是小于第二宇宙速度，则轨道是椭圆，选项B错误；根据题中条件不能求解地球的密度，选项C错误；根据开普勒第三定律，乙的半长轴大于甲的轨道半径，则甲的周期比乙短，选项D正确。
3．(2021·江苏扬州市扬州中学高一月考)如图所示，L为地月拉格朗日点，该点位于地球和月球连线的延长线上，处于此处的某卫星无需动力维持即可与月球一起同步绕地球做圆周运动。已知该卫星与月球的中心、地球中心的距离分别为r1、r2，月球公转周期为T，引力常量为G。则(　　)A．该卫星的周期大于月球的公转周期B．该卫星的加速度小于月球公转的加速度C．根据题述条件，可以求出月球的质量D．根据题述条件，不能求出地球的质量
4．(2021·广西桂林市高一开学考试)如图是关于地球表面发射卫星时的三种宇宙速度的示意图，椭圆轨道为某卫星的运动轨道，下列说法正确的是(　　)
A．此卫星的发射速度大于第一宇宙速度B．此卫星在远地点的速度大于第一宇宙速度C．若想让卫星进入月球轨道，发射速度需大于第二宇宙速度D．若想让卫星进入太阳轨道，发射速度需大于第三宇宙速度