物理人教版（2019）必修第二册7.4宇宙航行（共29张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第二册7.4宇宙航行（共29张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 16.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-04 18:52:43 | ||
图片预览
文档简介
(共29张PPT)
7.4
宇宙航行
新课导入
从嫦娥奔月到万户飞天，从阿波罗11号登月到天问一号的火星之旅，人类一直在为“飞天”梦想努力着。
新课导入
v 增大
英国科学家牛顿(1643-1727)在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿猜想当物体抛出速度足够大时，就不会落回地面上。
计算第一宇宙速度
物体在地球附近围绕地球做匀速圆周运动的速度
引力提供向心力
计算方法一：环绕法
重力提供向心力
计算方法2：拱桥法
在地球表面认为轨道半径r等于地球半径R
A
v
1
如果：v=7.9km/s，飞行器沿圆形轨道1在地面附近围绕地心做匀速圆周运动。
2
如果：11.2km/s>v>7.9km/s，飞行器沿轨道2(椭圆轨道)运动，并且在该速度范围内，速度越大，椭圆的长轴越长。
3
第一宇宙速度： v=7.9km/s （最大环绕速度）
v
A
3
当速度v=11.2km/s，飞行器将沿轨道3运动，这个椭圆轨道的远地点离地球无限远，飞行器将脱离地球引力，永远离开地球。
第二宇宙速度： v=11.2km/s
2
1
3
当速度v=16.7km/s，飞行器将脱离太阳引力，飞离太阳系。
4
第三宇宙速度： v=16.7km/s
三个宇宙速度
发射速度v 运动情况
v<7.9km/s 物体落回地面
v=7.9km/s 绕地球表面做匀速圆周运动
7.9km/s11.2km/s≤v<16.7km/s 物体绕太阳运动
16.7km/s≤v 物体飞出太阳系
B
CD
二.人造地球卫星
1970年4月24日，中国第一颗人造地球--卫星东方红1号成功发射。
1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星成功发射（苏联）。
中国航天之父
中国航天之父：钱学森（1911.12.11－2009.10.31）
钱学森--著名科学家、空气动力学家、中国载人航天奠基人和火箭之王，钱学森回国为中国导弹、原子弹的研制向前推进了20年。
曾任美国麻省理工和加州理工教授。
1950年钱学森回国受阻，并受美国监禁；1955年在毛泽东主席和周恩来总理的争取下归祖国。
基本思路：将环绕地球运动的卫星视为做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力：
R为地球半径
r为卫星转动半径
人造地球卫星运动规律
黄金代换
二.人造地球卫星
想一想：向高轨道发射卫星需要的发射速度大？为什么？
注意：人造卫星的发射速度和环绕速度是两个不同的概念
发射速度： 发射物体离开地面时的速度
环绕速度： 卫星在稳定的轨道上绕地球转动的速度
说明：
高轨道发射速度大于低轨道发射速度，但环绕速度小于低轨道
卫星的半径越大，需要的发射速度越大，而环绕速度越小。
二.人造地球卫星
最小发射速度
最大环绕速度
近地绕行速度
卫星的半径越大，需要的发射速度越大，环绕速度越小。
最小发射速度：V1=7.9km/s
第一宇宙速度
人造卫星轨道
赤道卫星轨道
极地卫星轨道
其他卫星轨道
注：所有卫星轨道的圆心与地心重合
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。
人造地球卫星的分类
2、同步卫星：指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球做匀速圆周运动，周期T=24h
（1）所有的同步卫星只能分布在赤道正上方的一个确定轨道，即同步卫星轨道平面与赤道平面重合。
人造地球卫星的分类
（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
人造地球卫星的分类
⑥向心加速度的大小一定:
三、人造地球卫星的分类
h
R
同步卫星离地高度：
（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。
人造地球卫星的分类
B
B
二、人造卫星
近地卫星、同步卫星与赤道上物体的比较
同步卫星
c
b
近地卫星
a
地面物体
如何比较a、b、c向心加速度、线速度、角速度和周期的大小关系？
如图所示，A是地球赤道上随地球自转的物体，其向心加速度大小为a1，线速度大小为v1；B是绕地球做匀速圆周运动的近地卫星，其向心加速度大小为a2，线速度大小为v2；C是地球同步卫星，其轨道半径为r.已知地球半径为R，下列关于A、B的向心加速度和线速度的大小关系正确的是（ ）
B
四、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。绕地球飞行一圈，历时108 分钟，重返大气层，安全降落在地面上，铸就了人类首次进入太空的里程碑。
四、载人航天与太空探索
1969年7月16日，运载阿波罗11号飞船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。7月20日，指挥长阿姆斯特朗地踏上月球表面，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。”
2
2
四、载人航天与太空探索
2003年10月15日，中国神舟五号飞船第一次把航天员杨利伟送上太空。并且绕地球飞行14圈后安全降落。这标志着我国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家之一。
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
同步卫星
第一宇宙速度物理意义
人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的绕行速度；
在地面附近发射人造地球卫星的最小发射速度；
人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度；
相对于地面静止的，跟地球自转同步的卫星，
特点：
定周期；定轨道平面； 定高度；定速度
宇宙速度小结：
7.4
宇宙航行
新课导入
从嫦娥奔月到万户飞天，从阿波罗11号登月到天问一号的火星之旅，人类一直在为“飞天”梦想努力着。
新课导入
v 增大
英国科学家牛顿(1643-1727)在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿猜想当物体抛出速度足够大时，就不会落回地面上。
计算第一宇宙速度
物体在地球附近围绕地球做匀速圆周运动的速度
引力提供向心力
计算方法一：环绕法
重力提供向心力
计算方法2：拱桥法
在地球表面认为轨道半径r等于地球半径R
A
v
1
如果：v=7.9km/s，飞行器沿圆形轨道1在地面附近围绕地心做匀速圆周运动。
2
如果：11.2km/s>v>7.9km/s，飞行器沿轨道2(椭圆轨道)运动，并且在该速度范围内，速度越大，椭圆的长轴越长。
3
第一宇宙速度： v=7.9km/s （最大环绕速度）
v
A
3
当速度v=11.2km/s，飞行器将沿轨道3运动，这个椭圆轨道的远地点离地球无限远，飞行器将脱离地球引力，永远离开地球。
第二宇宙速度： v=11.2km/s
2
1
3
当速度v=16.7km/s，飞行器将脱离太阳引力，飞离太阳系。
4
第三宇宙速度： v=16.7km/s
三个宇宙速度
发射速度v 运动情况
v<7.9km/s 物体落回地面
v=7.9km/s 绕地球表面做匀速圆周运动
7.9km/s
16.7km/s≤v 物体飞出太阳系
B
CD
二.人造地球卫星
1970年4月24日，中国第一颗人造地球--卫星东方红1号成功发射。
1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星成功发射（苏联）。
中国航天之父
中国航天之父：钱学森（1911.12.11－2009.10.31）
钱学森--著名科学家、空气动力学家、中国载人航天奠基人和火箭之王，钱学森回国为中国导弹、原子弹的研制向前推进了20年。
曾任美国麻省理工和加州理工教授。
1950年钱学森回国受阻，并受美国监禁；1955年在毛泽东主席和周恩来总理的争取下归祖国。
基本思路：将环绕地球运动的卫星视为做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力：
R为地球半径
r为卫星转动半径
人造地球卫星运动规律
黄金代换
二.人造地球卫星
想一想：向高轨道发射卫星需要的发射速度大？为什么？
注意：人造卫星的发射速度和环绕速度是两个不同的概念
发射速度： 发射物体离开地面时的速度
环绕速度： 卫星在稳定的轨道上绕地球转动的速度
说明：
高轨道发射速度大于低轨道发射速度，但环绕速度小于低轨道
卫星的半径越大，需要的发射速度越大，而环绕速度越小。
二.人造地球卫星
最小发射速度
最大环绕速度
近地绕行速度
卫星的半径越大，需要的发射速度越大，环绕速度越小。
最小发射速度：V1=7.9km/s
第一宇宙速度
人造卫星轨道
赤道卫星轨道
极地卫星轨道
其他卫星轨道
注：所有卫星轨道的圆心与地心重合
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。
人造地球卫星的分类
2、同步卫星：指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球做匀速圆周运动，周期T=24h
（1）所有的同步卫星只能分布在赤道正上方的一个确定轨道，即同步卫星轨道平面与赤道平面重合。
人造地球卫星的分类
（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
人造地球卫星的分类
⑥向心加速度的大小一定:
三、人造地球卫星的分类
h
R
同步卫星离地高度：
（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。
人造地球卫星的分类
B
B
二、人造卫星
近地卫星、同步卫星与赤道上物体的比较
同步卫星
c
b
近地卫星
a
地面物体
如何比较a、b、c向心加速度、线速度、角速度和周期的大小关系？
如图所示，A是地球赤道上随地球自转的物体，其向心加速度大小为a1，线速度大小为v1；B是绕地球做匀速圆周运动的近地卫星，其向心加速度大小为a2，线速度大小为v2；C是地球同步卫星，其轨道半径为r.已知地球半径为R，下列关于A、B的向心加速度和线速度的大小关系正确的是（ ）
B
四、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。绕地球飞行一圈，历时108 分钟，重返大气层，安全降落在地面上，铸就了人类首次进入太空的里程碑。
四、载人航天与太空探索
1969年7月16日，运载阿波罗11号飞船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。7月20日，指挥长阿姆斯特朗地踏上月球表面，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。”
2
2
四、载人航天与太空探索
2003年10月15日，中国神舟五号飞船第一次把航天员杨利伟送上太空。并且绕地球飞行14圈后安全降落。这标志着我国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家之一。
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
同步卫星
第一宇宙速度物理意义
人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的绕行速度；
在地面附近发射人造地球卫星的最小发射速度；
人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度；
相对于地面静止的，跟地球自转同步的卫星，
特点：
定周期；定轨道平面； 定高度；定速度
宇宙速度小结：