7.4宇宙航行 2021-2022学年高一物理人教版2019必修第二册(共30张PPT)
文档属性
| 名称 | 7.4宇宙航行 2021-2022学年高一物理人教版2019必修第二册(共30张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 18.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-18 21:02:35 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
7.4 宇宙航行
人教版（2019）普通高中物理必修第二册同步教学课件
第七章·万有引力定律与航天
目录
1
宇宙速度
2
人造地球卫星
3
载人航天与太空探索
古老的飞天梦想：
嫦娥奔月
敦煌飞天壁画
万户飞天
知识点一：宇宙速度
1、牛顿的设想
实际上，早在 1687 年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿就设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。
知识点一：宇宙速度
人站在地面上水平向前扔出一个小球，不计空气阻力，则小球的运动为：
平抛运动
物体在地球附近绕地球运动时，物体只受到指向地心的引力作用，物体绕地球的运动可视作匀速圆周运动。
若知道地球的质量M和物体做圆周运动的轨道半径r，就可求出物体绕行速度的大小。
知识点一：宇宙速度
2. 第一宇宙速度
这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度(first cosmic velocity).
知识点一：宇宙速度
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，还可近似认为是重力来提供需要的向心力：
2. 第一宇宙速度
知识点一：宇宙速度
第一宇宙速度是最大的环绕速度；
轨道越高，环绕速度越小。
知识点一：宇宙速度
在地面上发射火箭，发射速度需要有怎样的要求呢？
第一宇宙速度是最小发射速度。
发射速度要大于第一宇宙速度；
火箭发射成功需要满足：
知识点一：宇宙速度
A
v
1
发射速度 v = 7.9km/s，飞行器沿圆形轨道1绕地心做匀速圆周运动；
2
发射速度 v > 7.9km/s，且v < 11.2km/s飞行器沿轨道2做（椭圆轨道）运动；
3
发射速度 v 越大，轨道的远地点离地球就越远。
若发射速度 v =11.2km/s 会怎样呢？
在地面上发射火箭的速度如果是以下几种情况：
3. 第二宇宙速度
知识点一：宇宙速度
5
第三宇宙速度
3. 第三宇宙速度
在地面上发射火箭的速度如果是以下几种情况：
当速度v>16.7km/s时，飞行器将脱离太阳引力束缚，飞到太阳系以外。
知识点二：人造地球卫星
墨子号量子卫星
北斗导航卫星
1.我国的发射的航天器
天问一号火星探测器
知识点二：人造地球卫星
卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道可分为三类：
(1)赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面，卫星始终处于赤道正上方。
(3)任意轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度。
(2)极地轨道：卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。
知识点二：人造地球卫星
2.人造地球卫星的运行参量
质量为m的天体绕质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动：
当r增大时
an减小
v减小
ω减小
T增大
知识点二：人造地球卫星
3.人造地球卫星的分类
（1）近地卫星：
指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。
知识点二：人造地球卫星
（2）同步卫星的“六个一定”
①轨道平面一定：赤道平面
②周期与角速度一定：T=24h
⑤运转方向一定:自西向东
③轨道半径一定:r=6.6R
④速度大小一定:v=3.08km/s
⑥向心加速度的大小一定:
3.人造地球卫星的分类
知识点二：人造地球卫星
（3）同步卫星的用途：
主要用于通信，故也称通信卫星。3颗同步卫星可实现全球覆盖,为了使同步卫星之间不相互干扰，大约3°左右才能放置一颗同步卫星，也就是说，地球上空只能放下120颗同步卫星。截止2012年，已发射100多颗。
3.人造地球卫星的分类
知识点二：人造地球卫星
h=3.6××107m
r=4.2××107m
v=3.08km/s
T=24h
h=3.8××108m
r≈3.8××108m
v=1km/s
T=27.3天
h≈0
r=6.4××106m
v=7.9km/s
T=84分钟
同步卫星
近地卫星
月球
知识点三：载人航天与太空探索
1961 年 4 月 12 日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。实现了人类进入太空的梦想。
知识点三：载人航天与太空探索
1969 年 7 月 16 日 9 时 32 分，运载阿波罗 11 号飞船的土星 5 号火箭在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。
知识点三：载人航天与太空探索
人类在月球上留下了自己的足迹。
7 月 20 日下午 10 时 56 分，指挥长阿姆斯特朗踏上月面并说出了那句载入史册的名言：“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大的飞跃。
知识点三：载人航天与太空探索
我国的航天成就
知识点三：载人航天与太空探索
除了载人航天工程，我国还在许多方面进行着太空探索。
2013 年 6 月，神舟十号分别完成与天宫一号空间站的手动和自动交会对接；2016 年 10 月 19 日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接。2017 年4 月 20 日，我国又发射了货运飞船天舟一号，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等 3次交会对接及多项实验。
宇宙航行
宇宙速度
第一宇宙速度（环绕速度）:
第二宇宙速度（逃逸速度）:
第三宇宙速度（脱离速度）:
v2=11.2km/s
v1=7.9km/s
v3=16.7km/s
人造地球卫星
载人航天与太空探索
近地卫星
极地卫星
同步卫星
考点一：人造卫星
例1.(多选)如图所示，a、b、c是地球大气层外圈圆形轨道上运动的三颗卫星，a和b的质量相等，且小于c的质量，则（ ）
A. b所需向心力最小
B. b、c的周期相同且大于a的周期
C. b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度
D. b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度
ABD
考点一：人造卫星
变式训练1.(2021·辽宁实验中学高一月考)已知火星的两个卫星A和B，卫星的轨道可以看作是圆形的，卫星A轨道半径是卫星B轨道半径的n倍，则（ ）
A.卫星A与卫星B的线速度大小之比为
B.卫星A与卫星B的向心加速度之比为
C.卫星A与卫星B的周期之比为
D.卫星A的质量大于卫星B的质量
B
考点二：同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较
例2. A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星。三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为vA、vB、vC，角速度大小分别为ωA、ωB、ωC，周期分别为TA、TB、TC，向心加速度大小分别为aA、aB、aC，则（ ）
A. ωA＝ωC<ωB B. TA＝TCC. vA＝vCaB
A
对A和C：
对B和C：
都在天上，万有引力全部提供向心力。
周期、角速度相同，
对A和B：
无法直接比较。
考点二：同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较
变式训练2、所示，T和S是绕地球做匀速圆周运动的两颗人造地球卫星，虚线为各自轨道，其中T为地球同步卫星。由此可以判定（ ）
A．T卫星可以相对地面静止在天津的正上方
B．T卫星的运行周期小于S卫星的运行周期
C．T卫星的运行速率大于S卫星的运行速率
D．T卫星、S卫星的运行速率均小于7.9km/s
D
感谢您的欣赏
7.4 宇宙航行
人教版（2019）普通高中物理必修第二册同步教学课件
第七章·万有引力定律与航天
目录
1
宇宙速度
2
人造地球卫星
3
载人航天与太空探索
古老的飞天梦想：
嫦娥奔月
敦煌飞天壁画
万户飞天
知识点一：宇宙速度
1、牛顿的设想
实际上，早在 1687 年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿就设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。
知识点一：宇宙速度
人站在地面上水平向前扔出一个小球，不计空气阻力，则小球的运动为：
平抛运动
物体在地球附近绕地球运动时，物体只受到指向地心的引力作用，物体绕地球的运动可视作匀速圆周运动。
若知道地球的质量M和物体做圆周运动的轨道半径r，就可求出物体绕行速度的大小。
知识点一：宇宙速度
2. 第一宇宙速度
这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度(first cosmic velocity).
知识点一：宇宙速度
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，还可近似认为是重力来提供需要的向心力：
2. 第一宇宙速度
知识点一：宇宙速度
第一宇宙速度是最大的环绕速度；
轨道越高，环绕速度越小。
知识点一：宇宙速度
在地面上发射火箭，发射速度需要有怎样的要求呢？
第一宇宙速度是最小发射速度。
发射速度要大于第一宇宙速度；
火箭发射成功需要满足：
知识点一：宇宙速度
A
v
1
发射速度 v = 7.9km/s，飞行器沿圆形轨道1绕地心做匀速圆周运动；
2
发射速度 v > 7.9km/s，且v < 11.2km/s飞行器沿轨道2做（椭圆轨道）运动；
3
发射速度 v 越大，轨道的远地点离地球就越远。
若发射速度 v =11.2km/s 会怎样呢？
在地面上发射火箭的速度如果是以下几种情况：
3. 第二宇宙速度
知识点一：宇宙速度
5
第三宇宙速度
3. 第三宇宙速度
在地面上发射火箭的速度如果是以下几种情况：
当速度v>16.7km/s时，飞行器将脱离太阳引力束缚，飞到太阳系以外。
知识点二：人造地球卫星
墨子号量子卫星
北斗导航卫星
1.我国的发射的航天器
天问一号火星探测器
知识点二：人造地球卫星
卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道可分为三类：
(1)赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面，卫星始终处于赤道正上方。
(3)任意轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度。
(2)极地轨道：卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。
知识点二：人造地球卫星
2.人造地球卫星的运行参量
质量为m的天体绕质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动：
当r增大时
an减小
v减小
ω减小
T增大
知识点二：人造地球卫星
3.人造地球卫星的分类
（1）近地卫星：
指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。
知识点二：人造地球卫星
（2）同步卫星的“六个一定”
①轨道平面一定：赤道平面
②周期与角速度一定：T=24h
⑤运转方向一定:自西向东
③轨道半径一定:r=6.6R
④速度大小一定:v=3.08km/s
⑥向心加速度的大小一定:
3.人造地球卫星的分类
知识点二：人造地球卫星
（3）同步卫星的用途：
主要用于通信，故也称通信卫星。3颗同步卫星可实现全球覆盖,为了使同步卫星之间不相互干扰，大约3°左右才能放置一颗同步卫星，也就是说，地球上空只能放下120颗同步卫星。截止2012年，已发射100多颗。
3.人造地球卫星的分类
知识点二：人造地球卫星
h=3.6××107m
r=4.2××107m
v=3.08km/s
T=24h
h=3.8××108m
r≈3.8××108m
v=1km/s
T=27.3天
h≈0
r=6.4××106m
v=7.9km/s
T=84分钟
同步卫星
近地卫星
月球
知识点三：载人航天与太空探索
1961 年 4 月 12 日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。实现了人类进入太空的梦想。
知识点三：载人航天与太空探索
1969 年 7 月 16 日 9 时 32 分，运载阿波罗 11 号飞船的土星 5 号火箭在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。
知识点三：载人航天与太空探索
人类在月球上留下了自己的足迹。
7 月 20 日下午 10 时 56 分，指挥长阿姆斯特朗踏上月面并说出了那句载入史册的名言：“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大的飞跃。
知识点三：载人航天与太空探索
我国的航天成就
知识点三：载人航天与太空探索
除了载人航天工程，我国还在许多方面进行着太空探索。
2013 年 6 月，神舟十号分别完成与天宫一号空间站的手动和自动交会对接；2016 年 10 月 19 日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接。2017 年4 月 20 日，我国又发射了货运飞船天舟一号，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等 3次交会对接及多项实验。
宇宙航行
宇宙速度
第一宇宙速度（环绕速度）:
第二宇宙速度（逃逸速度）:
第三宇宙速度（脱离速度）:
v2=11.2km/s
v1=7.9km/s
v3=16.7km/s
人造地球卫星
载人航天与太空探索
近地卫星
极地卫星
同步卫星
考点一：人造卫星
例1.(多选)如图所示，a、b、c是地球大气层外圈圆形轨道上运动的三颗卫星，a和b的质量相等，且小于c的质量，则（ ）
A. b所需向心力最小
B. b、c的周期相同且大于a的周期
C. b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度
D. b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度
ABD
考点一：人造卫星
变式训练1.(2021·辽宁实验中学高一月考)已知火星的两个卫星A和B，卫星的轨道可以看作是圆形的，卫星A轨道半径是卫星B轨道半径的n倍，则（ ）
A.卫星A与卫星B的线速度大小之比为
B.卫星A与卫星B的向心加速度之比为
C.卫星A与卫星B的周期之比为
D.卫星A的质量大于卫星B的质量
B
考点二：同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较
例2. A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星。三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为vA、vB、vC，角速度大小分别为ωA、ωB、ωC，周期分别为TA、TB、TC，向心加速度大小分别为aA、aB、aC，则（ ）
A. ωA＝ωC<ωB B. TA＝TC
A
对A和C：
对B和C：
都在天上，万有引力全部提供向心力。
周期、角速度相同，
对A和B：
无法直接比较。
考点二：同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较
变式训练2、所示，T和S是绕地球做匀速圆周运动的两颗人造地球卫星，虚线为各自轨道，其中T为地球同步卫星。由此可以判定（ ）
A．T卫星可以相对地面静止在天津的正上方
B．T卫星的运行周期小于S卫星的运行周期
C．T卫星的运行速率大于S卫星的运行速率
D．T卫星、S卫星的运行速率均小于7.9km/s
D
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