物理人教版（2019）必修第二册7.4 宇宙航行（共23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23张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 5.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-01 16:16:48 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
中物理
第4节 宇宙航行
第七章 万有引力与宇宙航行
方法一、
假设在天体表面有一个质量为m的物体，忽略天体自转的影响，该物体所受重力的大小就等于天体对它的万有引力的大小。
方法二、环绕法
找一个星球围绕着天体做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力列方程。
复习回顾：计算天体质量的两种方法
新课引入
中国的飞天梦历程
嫦娥奔月
万户飞天
中国航天
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；当抛出速度足够大时，落地点就会远到恰好绕地球一圈。这时，物体就不再落回地面，而是成为一颗围绕着地球运动的人造卫星。
一、人造卫星的最初构想
思考：以多大的速度抛出这个物体，它才会成为人造卫星而不会落下来？（已知Ｇ=6.67×10-11N m2/kg2，地球质量 M=6×1024kg，地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2）
二、第一宇宙速度
什么是第一宇宙速度？
第一层含义：
从地面发射卫星的最小发射速度
第二层含义：
卫星在地面附近围绕地球做匀速圆周运动时
的环绕速度
（第二宇宙速度）
（第三宇宙速度）
三个宇宙速度
最小
地面附近
匀速圆周运动
11.2
地球
最小
16.7
太阳
最小
【例1】A星球的第一宇宙速度为9km/s，已知B星球的质量是A星球质量的1/81，A星球半径是B星球半径的4倍，则在B星球上发射卫星的最小发射速度约为多少？
√
三、卫星的变轨问题
1
2
3
Q
在1号轨道上经过Q点时：
要想在Q点进入2号轨道：
离心运动
P
在2号轨道上经过P点时：
要想在P点进入3号轨道：
=
减速
例2、如图所示，“嫦娥一号”探月卫星被月球捕获后，首先稳定在椭圆轨道Ⅰ上运动，其中P、Q 两点分别是轨道Ⅰ的近月点和远月点，Ⅱ是卫星绕月球做圆周运动的轨道，轨道Ⅰ和Ⅱ在P点相切，则( )
A.卫星沿轨道Ⅰ运动，在P点的速度大于Q点的速度
B.卫星沿轨道Ⅰ运动，在P点的加速度小于Q点的加速度
C.卫星分别沿轨道Ⅰ、Ⅱ运动到P点的加速度不相等
D.卫星要从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，须在P点加速
A
A
A
A
卫星的发射过程：
卫星的回收过程：
四、宇宙飞船与空间站对接
思考：
能否把宇宙飞船先发射到
空间站的同一轨道上，再
直接加速追上空间站实现
对接呢？
对接过程和方法：
1、飞船首先在一个比空间站低的圆轨道上运行，当运行到适当位置时，点火加速进入到一个椭圆轨道上。
2、当空间站和飞船恰好同时运行到两轨道的切点时,飞船再次点火加速实现对接。
空间站
飞船
例3、在太空中有两飞行器a、b，它们在绕地球的同一圆形轨道上同向运行，a在前b在后，它都配有能沿运动方向向前或向后喷气的发动机，现要想b 尽快追上a 并完成对接，b应采取的措施是（ ）
A、沿运动方向喷气
B、先沿运动方向喷气，后沿运动反方向喷气
C、沿运动反方向喷气
D、先沿运动反方向喷气，后沿运动方向喷气
B
a
b
五、卫星的轨道
A
B
C
D
思考：
如图所示，A、B、C、D四条
圆轨道中不能作为卫星轨道的
是哪一条？
六、卫星的运动规律
√
第一宇宙速度
1.发射卫星的最小地面发射速度
2.卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动时的环绕速度
3.卫星绕地球做匀速圆周运动时的最大环绕速度
例4、如图所示，a、b、c 是在地球大气层外圆形轨道上运动的 3 颗卫星，下列说法正确的是（ ）
A. b、c 的线速度大小相等，且小于 a 的线速度
B. b、c的向心加速度大小相等，且大于 a 的向心加速度
C. c加速可追上同一轨道上的 b，b 减速可等候同一轨道上的 c
D. a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大
AD
七、同步卫星
周期一定：24h
角速度一定：等于地球自转的角速度
线速度一定：3.1×103 m/s
离地高度一定：3.6×104 km
向心加速度一定：0.23 m/s2
例5、如图所示，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.三颗卫星的线速度分别为va、vb、vc，角速度分别为ωa、ωb、ωc，周期分别为Ta、Tb、Tc，向心力分别为Fa、Fb、Fc，则( )
A.ωa＝ωc<ωb B.Fa＝FcC.va＝vcTb
√
√
×
×
八、双星系统
1、定义：宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们
在彼此之间的万有引力的作用下以二者连线上的某一点为
圆心做匀速圆周运动。
2、特点：
◇两星球的轨道半径之和等于它们之间的距离
◇向心力大小相等
◇周期、角速度相同
例6、经测量，双星运动的周期为T，双星之间的距离为L，G已知，
求双星的总质量？
对1分析：
对2分析：
=
【课后小结】
宇
宙
航
行
三大宇宙速度
卫星的发射和回收
宇宙飞船与空间站的对接
卫星的变轨
卫星的轨道和运行规律
同步卫星
双星系统
中物理
第4节 宇宙航行
第七章 万有引力与宇宙航行
方法一、
假设在天体表面有一个质量为m的物体，忽略天体自转的影响，该物体所受重力的大小就等于天体对它的万有引力的大小。
方法二、环绕法
找一个星球围绕着天体做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力列方程。
复习回顾：计算天体质量的两种方法
新课引入
中国的飞天梦历程
嫦娥奔月
万户飞天
中国航天
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；当抛出速度足够大时，落地点就会远到恰好绕地球一圈。这时，物体就不再落回地面，而是成为一颗围绕着地球运动的人造卫星。
一、人造卫星的最初构想
思考：以多大的速度抛出这个物体，它才会成为人造卫星而不会落下来？（已知Ｇ=6.67×10-11N m2/kg2，地球质量 M=6×1024kg，地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2）
二、第一宇宙速度
什么是第一宇宙速度？
第一层含义：
从地面发射卫星的最小发射速度
第二层含义：
卫星在地面附近围绕地球做匀速圆周运动时
的环绕速度
（第二宇宙速度）
（第三宇宙速度）
三个宇宙速度
最小
地面附近
匀速圆周运动
11.2
地球
最小
16.7
太阳
最小
【例1】A星球的第一宇宙速度为9km/s，已知B星球的质量是A星球质量的1/81，A星球半径是B星球半径的4倍，则在B星球上发射卫星的最小发射速度约为多少？
√
三、卫星的变轨问题
1
2
3
Q
在1号轨道上经过Q点时：
要想在Q点进入2号轨道：
离心运动
P
在2号轨道上经过P点时：
要想在P点进入3号轨道：
=
减速
例2、如图所示，“嫦娥一号”探月卫星被月球捕获后，首先稳定在椭圆轨道Ⅰ上运动，其中P、Q 两点分别是轨道Ⅰ的近月点和远月点，Ⅱ是卫星绕月球做圆周运动的轨道，轨道Ⅰ和Ⅱ在P点相切，则( )
A.卫星沿轨道Ⅰ运动，在P点的速度大于Q点的速度
B.卫星沿轨道Ⅰ运动，在P点的加速度小于Q点的加速度
C.卫星分别沿轨道Ⅰ、Ⅱ运动到P点的加速度不相等
D.卫星要从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，须在P点加速
A
A
A
A
卫星的发射过程：
卫星的回收过程：
四、宇宙飞船与空间站对接
思考：
能否把宇宙飞船先发射到
空间站的同一轨道上，再
直接加速追上空间站实现
对接呢？
对接过程和方法：
1、飞船首先在一个比空间站低的圆轨道上运行，当运行到适当位置时，点火加速进入到一个椭圆轨道上。
2、当空间站和飞船恰好同时运行到两轨道的切点时,飞船再次点火加速实现对接。
空间站
飞船
例3、在太空中有两飞行器a、b，它们在绕地球的同一圆形轨道上同向运行，a在前b在后，它都配有能沿运动方向向前或向后喷气的发动机，现要想b 尽快追上a 并完成对接，b应采取的措施是（ ）
A、沿运动方向喷气
B、先沿运动方向喷气，后沿运动反方向喷气
C、沿运动反方向喷气
D、先沿运动反方向喷气，后沿运动方向喷气
B
a
b
五、卫星的轨道
A
B
C
D
思考：
如图所示，A、B、C、D四条
圆轨道中不能作为卫星轨道的
是哪一条？
六、卫星的运动规律
√
第一宇宙速度
1.发射卫星的最小地面发射速度
2.卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动时的环绕速度
3.卫星绕地球做匀速圆周运动时的最大环绕速度
例4、如图所示，a、b、c 是在地球大气层外圆形轨道上运动的 3 颗卫星，下列说法正确的是（ ）
A. b、c 的线速度大小相等，且小于 a 的线速度
B. b、c的向心加速度大小相等，且大于 a 的向心加速度
C. c加速可追上同一轨道上的 b，b 减速可等候同一轨道上的 c
D. a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大
AD
七、同步卫星
周期一定：24h
角速度一定：等于地球自转的角速度
线速度一定：3.1×103 m/s
离地高度一定：3.6×104 km
向心加速度一定：0.23 m/s2
例5、如图所示，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.三颗卫星的线速度分别为va、vb、vc，角速度分别为ωa、ωb、ωc，周期分别为Ta、Tb、Tc，向心力分别为Fa、Fb、Fc，则( )
A.ωa＝ωc<ωb B.Fa＝Fc
√
√
×
×
八、双星系统
1、定义：宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们
在彼此之间的万有引力的作用下以二者连线上的某一点为
圆心做匀速圆周运动。
2、特点：
◇两星球的轨道半径之和等于它们之间的距离
◇向心力大小相等
◇周期、角速度相同
例6、经测量，双星运动的周期为T，双星之间的距离为L，G已知，
求双星的总质量？
对1分析：
对2分析：
=
【课后小结】
宇
宙
航
行
三大宇宙速度
卫星的发射和回收
宇宙飞船与空间站的对接
卫星的变轨
卫星的轨道和运行规律
同步卫星
双星系统