7.4 宇宙航行-高中物理 人教版 必修二(共24张PPT)

(共24张PPT)
7.4 宇宙航行
牛顿的大炮
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思考：以多大的速度将物体抛出，它将绕地球运动，成为人造地球卫星？
建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动
解析：设地球和人造地球卫星的质量分别为M和m, 卫星到地心的距离为r,卫星的速度为v，卫星运动所需的向心力由万有引力提供。
/s
在地面附近，重力提供物体做圆周运动的向心力
思考与讨论
有人说，第一宇宙速度也可以用 （g为地球表面重力加速度，R为地球半径)算出，你认为正确吗？
宇宙速度
1.第一宇宙速度：v=7.9km/s (地面附近、匀速圆周运动）
2.第二宇宙速度：当物体的速度11.2 km/s >v> 7.9 km/s绕地球运动的轨迹不再是圆，而是椭圆，发射速度越大，椭圆轨道越“扁”。当物体的速度大于或等于11.2km/s 时，卫星就会脱离地球的吸引，不再绕地球运行。我们把这个速度叫作第二宇宙速度。
一、宇宙速度
3.第三宇宙速度：如果物体的速度大于或等于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。这个速度叫第三宇宙速度。
发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。
发射速度
r v
概念辨析：发射速度和运行速度
运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。
运行速度
r v
结论:
11.2 km/s>v(发射) ≥7.9 km/s >v(运行)
第一宇宙速度是最小的发射速度，也是最大的环绕速度
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1.人造地球卫星的轨道
二、人造地球卫星
极地卫星
(轨道面与赤道面垂直)
赤道卫星（如地球同步卫星卫星)
人造地球卫星的轨道:
一般轨道卫星
v、ω、T 与r为一一对应关系，且越高越慢。
2.卫星运行速度、角速度、周期与半径的关系：
人造地球卫星运行的规律
地球
“高轨低速长周期”
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地球同步卫星
3.地球同步卫星
（1）定义：地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：T＝24h
（2）特点：
①定点在赤道上空
②周期与地球自转周期相同
③距离地面的高度高度一定（约距地面36000km）
④线速度大小一定（约为3.1km/s）
h
练习：求同步卫星离地面高度
解：设卫星离地面的高度为h
由
解得
为了卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一种资源。
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三、载人航天与太空探索
视频
人类航天
我国的航天发展史
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爱因斯坦曾说过：“一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜”。你想加入破解它的行列吗？
一、宇宙速度
第一宇宙速度 v1=7.9 km/s
推导式：
第二宇宙速度（脱离速度） v2=11.2 km/s
第三宇宙速度（逃逸速度） v3=16.7 km/s
二、同步卫星
1.周期T =24 h
2.卫星轨道平面与地球赤道平面重合
课堂小结