7.4 宇宙航行（共17张PPT）高中物理人教版（2019）必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行

(共17张PPT)
第四节 宇宙航行
第七章 万有引力于宇宙航行
如果用火药力从山顶上发射铅弹，给定其速度，方向与地平面平行，铅弹将沿曲线在落地前飞行2英里；同样，如果没有空气阻力，发射速度加倍或加到十倍，则铅弹飞行距离也加倍或加十倍。通过增大发射速度，即可以随意增加它的抛射距离，减轻它的轨迹的弯曲度，直至它最终落在10度、30度或90度的距离处，甚至在落地之前环绕地球一周；或者，使它再也不返回地球，直入苍穹太空而去。
问题：以多大的速度将物体抛出，它才会绕地球做圆周运动？
一、宇宙速度
思考: 若飞行器的发射速度大于 ，会怎样呢？
离心
近心
形成椭圆
离心
近心
……
当发射飞行器的速度大于或等于时，飞行器将脱离地球引力，永远离开地球。
叫做第二宇宙速度（逃逸速度）。
帕克太阳探测器飞越日冕
旅行者一号回望地球
二、人造地球卫星
齐奥尔科夫斯基，苏联科学家，现代航天学和火箭理论的奠基人。 1903年发表了专著《利用喷气工具研究宇宙空间》，并且首次论证了利用多级火箭克服地球引力的构想。
1957年10月4日，“斯普特尼克1号”卫星由前苏联火箭专家科罗廖夫带领团队研制的“卫星号”运载火箭从哈萨克斯坦的拜科努尔发射场发射升空。世界上第一颗人造地球卫星成功发射。
（1727年，牛顿去世）
斯普特尼克1号
1970年4月24日，“东方红1号”卫星由“长征1号”运载火箭从酒泉卫星发射中心发射升空。我国第一颗人造地球卫星成功发射。
卫星号运载火箭是一枚一级半型火箭，中间是一枚单级火箭，四周捆绑4个助推火箭（助推器）。起飞时，中间芯级火箭与4个助推器同时点火；飞行120秒后，助推器的发动机关机，并同芯级分离；芯级火箭继续工作180秒，当火箭达到卫星入轨速度后，芯级火箭的发动机关机，卫星与火箭分离，卫星进人预定轨道。
长征一号运载火箭我国研制的一枚三级运载火箭。长征一号第一、二级采用液体燃料发动机，第三级采用固体燃料发动机。长征一号作为我
国研制的第一代第一型运载火箭，拉开了中国进军太空的序幕，使中国成为世界上第五个自行研制发射人造卫星的国家。
卫星的轨道特点
思考：如图所示黄、红、白、蓝、绿五条轨道中那些不能作为卫星轨道？
同步卫星
周期与地球自转周期相同的卫星叫做地球同步卫星。
同步卫星的特点：
①周期一定（T=24h）。
②角速度一定。
③高度一定。
④线速度大小一定。
⑤向心加速度大小一定。
轨道位于赤道正上方，且运动方向与地球自转方向相同的同步卫星也称静止卫星。
三、载人航天与太空探索
人类首次载人航天飞行：
1961年4月12日，苏联第一颗载人飞船成功发射并安全返回。
太空第一人加加林
我国首次载人航天飞行：
2003 年10月15日神舟五号飞船将我国第一位航天员杨利伟送入太空。
我国首位航天员杨利伟
人类首次载人登月:
1969 年7月20日，美国阿波罗11号飞船将阿姆斯特朗送上了月球。
登月第一人将阿姆斯特朗
嫦娥四号月球车
人类首次月球背面着陆：
嫦娥四号于2019年1月3日在月球背面成功软着陆，这也是人类第一个着陆月球背面的探测器。
我国首次地外采样返回：
2020年12月17日，嫦娥五号从月球带回了1731克月球样品，这是继美国阿波罗载人登月计划后，人类规模最大的一次月球样本采集。
嫦娥五号探测器
我国首次火星探测：
2020 年7月23日成功发射我国首颗火星探测器“天问一号”。并于2021年5月15日成功着陆，开展巡视探测。
天问一号火星探测器
科学漫步
人类拍摄的第一张黑洞照片是位于5500万光年以外的星系级黑洞M87*。
人类第一张黑洞照片
银心是一个巨大的黑洞，质量超过400万个太阳，并且一直以来都处在活跃状态，不断吞噬周围的物质，其质量也在逐年增加。这个黑洞被命名为Sgr A*，是银河系中心的一个非常强的射电源。
判断：
(1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s。
(2)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s。
(3)如果在地面发射卫星的速度大于11.2 km/s，卫星会永远离开地球。
(4)不同的同步卫星的质量不同，离地面的高度也不同。
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