高一物理人教版（2019）必修二课件：7.4宇宙航行（34张PPT）
文档属性
| 名称 | 高一物理人教版（2019）必修二课件：7.4宇宙航行（34张PPT） |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 4.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-03 11:46:28 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
第七章 万有引力与宇宙航行
第四节 宇宙航行
第四节|宇宙航行
核心素养点击
物理观念 了解人造地球卫星的最初构想；会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题；知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度
科学思维 了解人造地球卫星和同步卫星，体会探究精神
科学探究 通过对于宇宙速度的理解和应用，计算第一宇宙速度提高分析计算和概括能力
科学态度与责任 了解人造地球卫星的最初构想，感受人类对客观世界不断探究的精神和情感
梳理主干新知初感悟
第三宇宙速度：达到第二宇宙速度的飞行器还无法脱离太阳对它的引力。在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度（等于或大于）16.7 km/s，这个速度叫作第三宇宙速度。
三个宇宙速度
宇宙速度的理解与应用
2、第一宇宙速度的理解
3、卫星的运行速度和发射速度的区别
4、第一宇宙速度的求解方法
【典例一】
【典例二】
二、人造地球卫星
1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。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）”。自首颗人造地球卫星发射后，人类已经发射了数千颗人造地球卫星，目前在轨有效运行的卫星有上千颗，其中的通信、导航、气象等卫星已极大地改变了人类的生活。
地球同步卫星位于（赤道上方）高度约 36000km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（角速度）转动，周期与地球自转（周期）相同。
同步卫星的特点
（1）同步卫星：相对地面静止的卫星，又叫通信卫星。
（2）运行原理：和地球的其他卫星相同，都是由万有引力提供向心力。
（3）特点
卫星的轨道
（1）卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以圆轨道。
（2）卫星绕地球沿椭圆轨道运行时，地心是椭圆的一个焦点，其周长和半长轴的关系，遵循开普勒第三定律。
（3）卫星绕地球沿圆轨道运行时，由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以地心必然是圆轨道的圆心。
（4）三类人造地球卫星轨道
①赤道轨道：卫星轨道在赤道所在平面上，卫星始终处于赤道上方；
②极地轨道：卫星轨道平面与赤道平面垂直卫星经过两极上空；
③一般轨道：卫星轨道和赤道所在的平面成一定角度。
卫星变轨与飞船对接
（2）飞船的对接
①低轨道飞船与高轨道空间站对接：如图甲所示，低轨道飞船通过合理加速，沿椭圆轨道做离心运动，追上高轨道空间站与其完成对接。
②同一轨道飞船与空间站对接：如图乙所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度。
【典例三】
3、2017年9月25日是我国新一代同 步卫星“风云四号”在轨交付的日子，与上一代相比，“风云四号”的整星观察数据量提高了 160倍，当日，腾讯公司把微信的启动页面从阿波罗17号宇航员所拍摄的非洲大陆上空视角照片更换为“风云四号”拍摄的中国所在的东半球上空视角照片，下列关于“风云四号”同步卫星的说法正确的是( )
A.—定位于赤道正上空
B.绕地球运行的周期比月球绕地球运行的周期大
C.发射速度大于7.9 km/s
D.运行速度大于7.9 km/s
【典例四】
4、我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发生“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是( )
A、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接
B、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接
C、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
D、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
解题思路： A. B. 在同一轨道上运行加速做离心运动，减速做向心运动均不可实现对接。则AB错误
C. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，则其做离心运动可使飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接。则C正确
D. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，则其做向心运动，不可能与空间实验室相接触。则D错误。
故选：C
答案：C
三、载人航天与太空探索
2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后安全降落。这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家。在载人航天方面，继神舟五号之后，截至2017年底，我国已经将11名(14人次)航天员送人太空，包括两名女航天员。
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、自主决速交会对接等3次交会对接及多项实验。
地球是人类的摇篮，但是人类不会永远生活在摇篮里。尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月球不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕……未来的探索之路还很长。
【基础练习】
1、据报称，成都市计划于2020年发射第一颗“人造月亮”，2022年前实现发射三颗“人造月亮”，“人造月亮”可利 用太阳光为城市提供照明，其光照强度最大可达到月光的8倍，和月亮发光是同一个道理。关于这颗“人造月 亮”说法正确的是（ ）
A.“人造月亮”相对成都市是静止不动的
B. “人造月亮”的运行速度大于地球第一宇宙速度
C.“人造月亮”绕地球运动周期大于月球绕地球运动的周期
D.“人造月亮”的向心加速度小于地球表面的重力加速度
2、关于地球同步卫星,下列说法正确的是( )
A. 其发射速度是介于7.9km/s和11.2km/s之间的某一值.
B.地球同步卫星是近地卫星
C.其发射速度小于7.9km/s
D. 因为是地球的同步卫星,所以在轨道上的运行速度与赤道上某点的线速度大小相等
4、关于环绕地球运动的卫星,下列说法正确的是( )
A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星,不可能具有相同的周期 B.沿椭圆轨道运行的一颗卫星,在轨道不同位置可能具有相同的速率 C.在赤道上空运行的两颗地球同步卫星,它们的轨道半径有可能不同 D.沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星,它们的轨道平面一定会重合
解析：所有的同步卫星都在同一个赤道轨道上运动,C错误;沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星,它们的运行轨道面与赤道面的夹角可以不同,它们的轨道平面就不会重合,D错误;分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星,可能具有相同的周期,A错误;沿椭圆轨道运行的一颗卫星,在轨道的关于长轴对称的两个位置的速率相等,所以在轨道不同位置可能具有相同的速率,B是正确的.
答案：B
5、如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则 ( )
A.该卫星在P点的速度大于7.9 km/s，小于11.2 km/s
B.卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9 km/s
C.在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度
D.卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ
第七章 万有引力与宇宙航行
第四节 宇宙航行
第四节|宇宙航行
核心素养点击
物理观念 了解人造地球卫星的最初构想；会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题；知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度
科学思维 了解人造地球卫星和同步卫星，体会探究精神
科学探究 通过对于宇宙速度的理解和应用，计算第一宇宙速度提高分析计算和概括能力
科学态度与责任 了解人造地球卫星的最初构想，感受人类对客观世界不断探究的精神和情感
梳理主干新知初感悟
第三宇宙速度：达到第二宇宙速度的飞行器还无法脱离太阳对它的引力。在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度（等于或大于）16.7 km/s，这个速度叫作第三宇宙速度。
三个宇宙速度
宇宙速度的理解与应用
2、第一宇宙速度的理解
3、卫星的运行速度和发射速度的区别
4、第一宇宙速度的求解方法
【典例一】
【典例二】
二、人造地球卫星
1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。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）”。自首颗人造地球卫星发射后，人类已经发射了数千颗人造地球卫星，目前在轨有效运行的卫星有上千颗，其中的通信、导航、气象等卫星已极大地改变了人类的生活。
地球同步卫星位于（赤道上方）高度约 36000km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（角速度）转动，周期与地球自转（周期）相同。
同步卫星的特点
（1）同步卫星：相对地面静止的卫星，又叫通信卫星。
（2）运行原理：和地球的其他卫星相同，都是由万有引力提供向心力。
（3）特点
卫星的轨道
（1）卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以圆轨道。
（2）卫星绕地球沿椭圆轨道运行时，地心是椭圆的一个焦点，其周长和半长轴的关系，遵循开普勒第三定律。
（3）卫星绕地球沿圆轨道运行时，由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以地心必然是圆轨道的圆心。
（4）三类人造地球卫星轨道
①赤道轨道：卫星轨道在赤道所在平面上，卫星始终处于赤道上方；
②极地轨道：卫星轨道平面与赤道平面垂直卫星经过两极上空；
③一般轨道：卫星轨道和赤道所在的平面成一定角度。
卫星变轨与飞船对接
（2）飞船的对接
①低轨道飞船与高轨道空间站对接：如图甲所示，低轨道飞船通过合理加速，沿椭圆轨道做离心运动，追上高轨道空间站与其完成对接。
②同一轨道飞船与空间站对接：如图乙所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度。
【典例三】
3、2017年9月25日是我国新一代同 步卫星“风云四号”在轨交付的日子，与上一代相比，“风云四号”的整星观察数据量提高了 160倍，当日，腾讯公司把微信的启动页面从阿波罗17号宇航员所拍摄的非洲大陆上空视角照片更换为“风云四号”拍摄的中国所在的东半球上空视角照片，下列关于“风云四号”同步卫星的说法正确的是( )
A.—定位于赤道正上空
B.绕地球运行的周期比月球绕地球运行的周期大
C.发射速度大于7.9 km/s
D.运行速度大于7.9 km/s
【典例四】
4、我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发生“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是( )
A、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接
B、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接
C、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
D、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
解题思路： A. B. 在同一轨道上运行加速做离心运动，减速做向心运动均不可实现对接。则AB错误
C. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，则其做离心运动可使飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接。则C正确
D. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，则其做向心运动，不可能与空间实验室相接触。则D错误。
故选：C
答案：C
三、载人航天与太空探索
2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后安全降落。这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家。在载人航天方面，继神舟五号之后，截至2017年底，我国已经将11名(14人次)航天员送人太空，包括两名女航天员。
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、自主决速交会对接等3次交会对接及多项实验。
地球是人类的摇篮，但是人类不会永远生活在摇篮里。尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月球不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕……未来的探索之路还很长。
【基础练习】
1、据报称，成都市计划于2020年发射第一颗“人造月亮”，2022年前实现发射三颗“人造月亮”，“人造月亮”可利 用太阳光为城市提供照明，其光照强度最大可达到月光的8倍，和月亮发光是同一个道理。关于这颗“人造月 亮”说法正确的是（ ）
A.“人造月亮”相对成都市是静止不动的
B. “人造月亮”的运行速度大于地球第一宇宙速度
C.“人造月亮”绕地球运动周期大于月球绕地球运动的周期
D.“人造月亮”的向心加速度小于地球表面的重力加速度
2、关于地球同步卫星,下列说法正确的是( )
A. 其发射速度是介于7.9km/s和11.2km/s之间的某一值.
B.地球同步卫星是近地卫星
C.其发射速度小于7.9km/s
D. 因为是地球的同步卫星,所以在轨道上的运行速度与赤道上某点的线速度大小相等
4、关于环绕地球运动的卫星,下列说法正确的是( )
A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星,不可能具有相同的周期 B.沿椭圆轨道运行的一颗卫星,在轨道不同位置可能具有相同的速率 C.在赤道上空运行的两颗地球同步卫星,它们的轨道半径有可能不同 D.沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星,它们的轨道平面一定会重合
解析：所有的同步卫星都在同一个赤道轨道上运动,C错误;沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星,它们的运行轨道面与赤道面的夹角可以不同,它们的轨道平面就不会重合,D错误;分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星,可能具有相同的周期,A错误;沿椭圆轨道运行的一颗卫星,在轨道的关于长轴对称的两个位置的速率相等,所以在轨道不同位置可能具有相同的速率,B是正确的.
答案：B
5、如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则 ( )
A.该卫星在P点的速度大于7.9 km/s，小于11.2 km/s
B.卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9 km/s
C.在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度
D.卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ