宇宙航行
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课件40张PPT。1、B 解析：7.9 km/s是人造卫星在近地圆形轨道上的运行速度，若轨道半径增大，则速度减小．
2、D 解析：航天飞机和宇航员均由地球对其万有引力提供向心力．所以宇航员仍沿原轨道做匀速圆周运动 【基础知识梳理】 3: 7.9km/s 小 大 11.2km/s 16.7km/s 大
4：自转周期 赤道 半径 6400km 84min 7.9km/s自学检测自查自纠3分钟神州五号实现了中华民族千年飞天梦想。 2003年杨利伟神州六号完成一系列太空实验2005年费俊龙 聂海胜 神舟七号中国人的第一次太空行走 2008年翟志刚 刘伯明 景海鹏第六章 万有引力与航天
第五节 宇宙航行抛出的石头为什么会落地？
那为什么卫星、月球却没有落下来？卫星、月球没有落下来必须具备什么条件？问题：抛出的石头为什么会落地？那为什么卫星、月球却没有落下来？卫星、月球没有落下来必须具备什么条件？思考：牛顿的思考与设想：抛出的速度v越大时，落地点越远，速度增大到一定程度，将会出现什么结果？ 牛顿的设想过程提示：万有引力提供物体作匀速圆周运动的向心力。这个抛出速度就是做匀速圆周运动的线速度。探究问题一：以多大的速度抛出一个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？（变成了近地卫星）(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km) 探究问题一 第一宇宙速度的推导要求：求出最终结果以m/s为单位时的数量级！第一宇宙速度的推导若不知道地球的质量M,只知道地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km，又该如何计算？第一宇宙速度的推导法二：重力提供物体作圆周运动的向心力说明：
等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动。宇宙速度1. 第一宇宙速度 v1=7.9km/s．
它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的线速度． 拓展1：假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的（ ）
B 如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点． 课本P44右下角图v2=11.2 km/s2. 第二宇宙速度这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度．v3=16.7km/s3. 第三宇宙速度这是人造天体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．
如果人造天体具有这样的速度，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了．(1)将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一 个难？
(2)所需要的发射速度，哪一个更大？
学生思考：高轨道结论：发射的人造天体离地球越远，在地面上需要的发射速度就越大高轨道(3)发射速度和卫星绕地球旋转的运行速度是不是同一速度？学生思考： 探究问题二
人造卫星的发射速度和运行速度
的区别发射速度与运行速度是两个不同的概念．(1)发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度.(2)运行速度：也叫环绕速度，是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。思考1 第一宇宙速度是最大的发射速度还是最小的发射速度？
2 第一宇宙速度是最大的运行速度还是最小的运行速度？最小的发射速度当我们探究完下面的问题就知道了……探究问题三：运行速度（线速度v）与公转半径(r)的关系：提示：万有引力提供物体作圆周运动的向心力。用r把v表示出来。1 第一宇宙速度是最大的发射速度还是最小的发射速度？
2 第一宇宙速度是最大的运行速度还是最小的运行速度？拓展：关于地球的第一宇宙速度，下面说法中正确的是（ ）
A.它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度
B.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度
C.它是能使卫星进入近地轨道的最小发射速度
D.它是能使卫星进入轨道的最大发射速度BC向心加速度(an)、角速度(ω)、周期(T)
与公转半径(r)的关系向心加速度、线速度、角速度、周期与半径的关系：探究问题三： 思考：对于绕地球运动的人造卫星：
（1）离地面越高，向心力越
（2）离地面越高，线速度越
（3）离地面越高，角速度越
（4）离地面越高，向心加速度越
（5）离地面越高，周期越
例2：如图所示，a、b、c是地球大气层外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的周期相等且小于a的周期
C.b、c的向心加速度相等且大于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
AD 拓展2：宇宙飞船在半径为R1的轨道上运行，变轨后的半径为R2，R1＞R2.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，则变轨后宇宙飞船的( )
A．线速度变小 B．角速度变小
C．周期变大 D．向心加速度变大D课堂检测1 BC一．三种宇宙速度：三．卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供:小结：v1=7.9km/s（会推导）v2=11.2 km/s v3=16.7 km/s二.发射速度与运行速度的区别晚自习作业将本节课的拓展学案做完 上交探究问题三：(1) 如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪几条？探究问题三：(1) 如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪几条？提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心探究问题三：(1) 如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪几条？提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心(2) 这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和地球自转同步？地球同步卫星定义：相对地面静止，和地球具有相同周期的卫星。这种卫星一般用于通信，又叫通信卫星。
地区同步卫星有“五定”：
1 定周期（ T=24h）
2 定轨道平面（赤道平面）
3 定高度（离地面高度36 000km）
4 定速率（运转速率3.1km/s）
5定点（每颗同步卫星都各自对应赤道上某一 确定的点）已知地球的半径是6400km，地球自转的周期24h，地球的质量5.89×1024kg，引力常量Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 ，若要发射一颗地球同步卫星，试求：
（1）地球同步卫星的离地面高度h
（2）地球同步卫星的环绕速度v练习：一．三种宇宙速度：二．卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供:小结：v1=7.9km/s．（会推导）
v2=11.2 km/s
v3=16.7 km/s三. 同步卫星 五定
2、D 解析：航天飞机和宇航员均由地球对其万有引力提供向心力．所以宇航员仍沿原轨道做匀速圆周运动 【基础知识梳理】 3: 7.9km/s 小 大 11.2km/s 16.7km/s 大
4：自转周期 赤道 半径 6400km 84min 7.9km/s自学检测自查自纠3分钟神州五号实现了中华民族千年飞天梦想。 2003年杨利伟神州六号完成一系列太空实验2005年费俊龙 聂海胜 神舟七号中国人的第一次太空行走 2008年翟志刚 刘伯明 景海鹏第六章 万有引力与航天
第五节 宇宙航行抛出的石头为什么会落地？
那为什么卫星、月球却没有落下来？卫星、月球没有落下来必须具备什么条件？问题：抛出的石头为什么会落地？那为什么卫星、月球却没有落下来？卫星、月球没有落下来必须具备什么条件？思考：牛顿的思考与设想：抛出的速度v越大时，落地点越远，速度增大到一定程度，将会出现什么结果？ 牛顿的设想过程提示：万有引力提供物体作匀速圆周运动的向心力。这个抛出速度就是做匀速圆周运动的线速度。探究问题一：以多大的速度抛出一个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？（变成了近地卫星）(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km) 探究问题一 第一宇宙速度的推导要求：求出最终结果以m/s为单位时的数量级！第一宇宙速度的推导若不知道地球的质量M,只知道地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km，又该如何计算？第一宇宙速度的推导法二：重力提供物体作圆周运动的向心力说明：
等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动。宇宙速度1. 第一宇宙速度 v1=7.9km/s．
它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的线速度． 拓展1：假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的（ ）
B 如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点． 课本P44右下角图v2=11.2 km/s2. 第二宇宙速度这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度．v3=16.7km/s3. 第三宇宙速度这是人造天体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．
如果人造天体具有这样的速度，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了．(1)将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一 个难？
(2)所需要的发射速度，哪一个更大？
学生思考：高轨道结论：发射的人造天体离地球越远，在地面上需要的发射速度就越大高轨道(3)发射速度和卫星绕地球旋转的运行速度是不是同一速度？学生思考： 探究问题二
人造卫星的发射速度和运行速度
的区别发射速度与运行速度是两个不同的概念．(1)发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度.(2)运行速度：也叫环绕速度，是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。思考1 第一宇宙速度是最大的发射速度还是最小的发射速度？
2 第一宇宙速度是最大的运行速度还是最小的运行速度？最小的发射速度当我们探究完下面的问题就知道了……探究问题三：运行速度（线速度v）与公转半径(r)的关系：提示：万有引力提供物体作圆周运动的向心力。用r把v表示出来。1 第一宇宙速度是最大的发射速度还是最小的发射速度？
2 第一宇宙速度是最大的运行速度还是最小的运行速度？拓展：关于地球的第一宇宙速度，下面说法中正确的是（ ）
A.它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度
B.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度
C.它是能使卫星进入近地轨道的最小发射速度
D.它是能使卫星进入轨道的最大发射速度BC向心加速度(an)、角速度(ω)、周期(T)
与公转半径(r)的关系向心加速度、线速度、角速度、周期与半径的关系：探究问题三： 思考：对于绕地球运动的人造卫星：
（1）离地面越高，向心力越
（2）离地面越高，线速度越
（3）离地面越高，角速度越
（4）离地面越高，向心加速度越
（5）离地面越高，周期越
例2：如图所示，a、b、c是地球大气层外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的周期相等且小于a的周期
C.b、c的向心加速度相等且大于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
AD 拓展2：宇宙飞船在半径为R1的轨道上运行，变轨后的半径为R2，R1＞R2.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，则变轨后宇宙飞船的( )
A．线速度变小 B．角速度变小
C．周期变大 D．向心加速度变大D课堂检测1 BC一．三种宇宙速度：三．卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供:小结：v1=7.9km/s（会推导）v2=11.2 km/s v3=16.7 km/s二.发射速度与运行速度的区别晚自习作业将本节课的拓展学案做完 上交探究问题三：(1) 如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪几条？探究问题三：(1) 如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪几条？提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心探究问题三：(1) 如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪几条？提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心(2) 这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和地球自转同步？地球同步卫星定义：相对地面静止，和地球具有相同周期的卫星。这种卫星一般用于通信，又叫通信卫星。
地区同步卫星有“五定”：
1 定周期（ T=24h）
2 定轨道平面（赤道平面）
3 定高度（离地面高度36 000km）
4 定速率（运转速率3.1km/s）
5定点（每颗同步卫星都各自对应赤道上某一 确定的点）已知地球的半径是6400km，地球自转的周期24h，地球的质量5.89×1024kg，引力常量Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 ，若要发射一颗地球同步卫星，试求：
（1）地球同步卫星的离地面高度h
（2）地球同步卫星的环绕速度v练习：一．三种宇宙速度：二．卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供:小结：v1=7.9km/s．（会推导）
v2=11.2 km/s
v3=16.7 km/s三. 同步卫星 五定