7.4-宇宙航行-课件(共37张PPT)-高一下学期物理人教版(2019)必修第二册
文档属性
| 名称 | 7.4-宇宙航行-课件(共37张PPT)-高一下学期物理人教版(2019)必修第二册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 43.9MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-07-31 11:06:12 | ||
图片预览
文档简介
(共37张PPT)
第4节 宇宙航行
人教版（2019）普通高中物理必修第二册
一. 宇宙速度
1. 第一宇宙速度
2. 第二宇宙速度
3. 第三宇宙速度
4. 梦想成真
二. 人造地球卫星
1. 人造地球卫星的发射过程
2. 人造地球卫星的轨道
3. 人造地球卫星的基本参数规律
4. 三种地球卫星
目录
想一想
牛顿猜想：抛出速度很大时，物体就不会落回地面，这个速度有多大？
一. 宇宙速度
第一宇宙速度
1.推导
简单认为卫星在地球表面附近（R=r）绕地球做匀速圆周运动：
方法一：飞行器运动所需的向心力是由地球对它的万有引力提供，即
方法二：黄金代换法
m
v
r
第一宇宙速度
2.数值
已知地球质量或重力加速度g，算出v＝______，这就是物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度。
7.9km/s
第一宇宙速度
3.物理意义
（1）第一宇宙速度是使人造卫星能绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度；
（2）第一宇宙速度也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动时的最大运行速度（ ）；也就是紧贴地面的运行速度。
4.别称：环绕速度。
第二宇宙速度
地面附近发射飞行器，发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s ，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。
当物体的速度等于或大于11.2km/s时，它就会脱离开地球；我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度。
第二宇宙速度
1.大小：v2＝11.2 km/s
2.物理意义：
卫星逃离地球引力的束缚，成为绕太阳运动
的人造行星或飞到其他行星上去所必需的最小发射速度。
3.别称：逃逸速度
第三宇宙速度
达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力；在地面附近发射一个物体，要使物体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 ，这个速度叫做第三宇宙速度。
第三宇宙速度
1.大小：v3＝16.7 km/s
2.物理意义：
卫星脱离太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发射速度。
3.别称：脱离速度
三个宇宙速度
注意
1. 第一宇宙速度是最大环绕速度，也是最小发射速度。
2. 当在地面上以7.9 km/s卫星的轨道是椭圆，地球位于椭圆的一个焦点上。
3. 三个宇宙速度分别为在三种不同情况下在地面附近的最小
发射速度。
梦想成真
年月日，世界上第一颗人造地球卫星在苏联发射成功；卫星质量，每绕地球飞行一圈。
梦想成真
年月日，苏联空军少校加加林进入了东方一号载人飞船；火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时，然后重返大气层，安全降落在地面，铸就了人类进入太空的丰碑。
梦想成真
年月日时分，阿波罗号飞船在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。
登月第一人——阿姆斯特朗：“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大的飞跃”。
梦想成真
年，中国载人航天工程正式启动；年月日时，我国神舟五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送入太空。
梦想成真
“嫦娥五号”任务回顾
2020年12月17日，经过20多天，嫦娥五号探测器在一次任务中，连续实现我国航天史上首次月面采样、月面起飞、月球轨道交会对接、带样返回等多个重大突破，成功带回1.7kg月球土壤。
磨剑霍霍
2013年6月11日，“神舟十号”飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，航天员王亚平进行了首次太空授课。在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小 ( )
A．等于7.9 km/s
B．介于7.9 km/s和11.2 km/s之间
C．小于7.9 km/s
D．介于7.9 km/s和16.7 km/s之间
C
磨剑霍霍
木星的卫星之一叫艾奥，它上面的珞珈火山喷出的岩块初速度为18 m/s时，上升高度可达90 m。已知艾奥的半径为R＝1 800 km，引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，忽略艾奥的自转及岩块运动过程中受到稀薄气体的阻力，求：
(1)艾奥的质量；
(2)艾奥的第一宇宙速度。
磨剑霍霍
磨剑霍霍
金星的半径是地球的倍，质量为地球的倍，金星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？
答案：金星表面的自由落体加速度是；
金星的第一宇宙速度是。
总结—宇宙速度
别称 数值 说明
第一宇宙速度 环绕速度 7.9km/s 是卫星的最小发射速度，也是卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，发射速度7.9km/s，卫星在椭圆轨道上绕地球运转。
第二宇宙速度 脱离速度 11.2km/s 当11.2km/时，卫星逃离地球的束缚，成为太阳系一颗“小行星”。
第三宇宙速度 速度逃逸 16.7km/s 当时，卫星脱离太阳的引力束缚，跑到太阳系以外的宇宙空间中去。
思考与讨论
1957年人类发射了第一颗人造地球卫星，你知道卫星是如何发射的吗？
二.人造地球卫星
人造地球卫星
1.人造地球卫星的发射过程
想一想：发射人造地球卫星的发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方．这样选址有什么优点？向哪个方向发射节省燃料？
人造地球卫星
2.人造地球卫星的轨道
（1）轨道分类
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：卫星轨道和赤道成一定角度。
人造地球卫星
2.人造地球卫星的轨道
（2）万有引力提供卫星绕行所需的向心力，所有轨道圆
心必与地心重合；
（3）卫星绕地球沿椭圆轨道运动时， 地球为椭圆的一个焦
点，卫星的周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律。
人造地球卫星
3.人造地球卫星的基本参数规律
=
n
（越小）
（越小）
（越小）
（越大）
越大
卫星轨道可视为圆形
高轨低速大周期
人造地球卫星
4.三种地球卫星
（1）近地卫星
近地卫星是指轨道在地球表面附近的卫星，通常高度在500km以下，计算时轨道半径可近似取地球半径。
人造地球卫星
4.三种地球卫星
（1）近地卫星
参数 运行 方向 周期 轨道 高度 速度 加速度
特点 与地球自转相同 一般是在距地球 以下的近圆形轨道，计算时轨道半径通常取地球半径
计算 / = =
人造地球卫星
4.三种地球卫星
（2）极地卫星
人造地球卫星
4.三种地球卫星
（3）地球同步卫星，即通讯卫星：相对于地面静止、且
和地球具有相同周期的卫星。
人造地球卫星
地球同步卫星的“六定”
参数 运行方向 周期 轨道 高度 速度 加速度
特点 与地球自转相同 赤道的正上方
计算或图示 与地球自转周期相同
P7：1
磨剑霍霍
可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道 ( )
A. 与地球表面上某一纬线 (非赤道) 是共面的同心圆
B. 与地球表面上某一经线所决定的圆是共面的同心圆
C. 与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，且从地球表
面看卫星是静止
D. 与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，但卫星相对
地球表面是运动的
CD
总结—宇宙航行
1.第一宇宙速度： ；
是最小的发射速度，也是最大的运行速度；
2.近地卫星：贴地飞行，线速度v=7.9km/s；
3.同步卫星：轨道半径42000km，周期24h，
线速度v=3.1km/s；
4.卫星轨道参数规律：高轨低速大周期。
多谢欣赏！
第4节 宇宙航行
人教版（2019）普通高中物理必修第二册
一. 宇宙速度
1. 第一宇宙速度
2. 第二宇宙速度
3. 第三宇宙速度
4. 梦想成真
二. 人造地球卫星
1. 人造地球卫星的发射过程
2. 人造地球卫星的轨道
3. 人造地球卫星的基本参数规律
4. 三种地球卫星
目录
想一想
牛顿猜想：抛出速度很大时，物体就不会落回地面，这个速度有多大？
一. 宇宙速度
第一宇宙速度
1.推导
简单认为卫星在地球表面附近（R=r）绕地球做匀速圆周运动：
方法一：飞行器运动所需的向心力是由地球对它的万有引力提供，即
方法二：黄金代换法
m
v
r
第一宇宙速度
2.数值
已知地球质量或重力加速度g，算出v＝______，这就是物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度。
7.9km/s
第一宇宙速度
3.物理意义
（1）第一宇宙速度是使人造卫星能绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度；
（2）第一宇宙速度也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动时的最大运行速度（ ）；也就是紧贴地面的运行速度。
4.别称：环绕速度。
第二宇宙速度
地面附近发射飞行器，发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s ，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。
当物体的速度等于或大于11.2km/s时，它就会脱离开地球；我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度。
第二宇宙速度
1.大小：v2＝11.2 km/s
2.物理意义：
卫星逃离地球引力的束缚，成为绕太阳运动
的人造行星或飞到其他行星上去所必需的最小发射速度。
3.别称：逃逸速度
第三宇宙速度
达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力；在地面附近发射一个物体，要使物体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 ，这个速度叫做第三宇宙速度。
第三宇宙速度
1.大小：v3＝16.7 km/s
2.物理意义：
卫星脱离太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发射速度。
3.别称：脱离速度
三个宇宙速度
注意
1. 第一宇宙速度是最大环绕速度，也是最小发射速度。
2. 当在地面上以7.9 km/s
3. 三个宇宙速度分别为在三种不同情况下在地面附近的最小
发射速度。
梦想成真
年月日，世界上第一颗人造地球卫星在苏联发射成功；卫星质量，每绕地球飞行一圈。
梦想成真
年月日，苏联空军少校加加林进入了东方一号载人飞船；火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时，然后重返大气层，安全降落在地面，铸就了人类进入太空的丰碑。
梦想成真
年月日时分，阿波罗号飞船在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。
登月第一人——阿姆斯特朗：“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大的飞跃”。
梦想成真
年，中国载人航天工程正式启动；年月日时，我国神舟五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送入太空。
梦想成真
“嫦娥五号”任务回顾
2020年12月17日，经过20多天，嫦娥五号探测器在一次任务中，连续实现我国航天史上首次月面采样、月面起飞、月球轨道交会对接、带样返回等多个重大突破，成功带回1.7kg月球土壤。
磨剑霍霍
2013年6月11日，“神舟十号”飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，航天员王亚平进行了首次太空授课。在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小 ( )
A．等于7.9 km/s
B．介于7.9 km/s和11.2 km/s之间
C．小于7.9 km/s
D．介于7.9 km/s和16.7 km/s之间
C
磨剑霍霍
木星的卫星之一叫艾奥，它上面的珞珈火山喷出的岩块初速度为18 m/s时，上升高度可达90 m。已知艾奥的半径为R＝1 800 km，引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，忽略艾奥的自转及岩块运动过程中受到稀薄气体的阻力，求：
(1)艾奥的质量；
(2)艾奥的第一宇宙速度。
磨剑霍霍
磨剑霍霍
金星的半径是地球的倍，质量为地球的倍，金星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？
答案：金星表面的自由落体加速度是；
金星的第一宇宙速度是。
总结—宇宙速度
别称 数值 说明
第一宇宙速度 环绕速度 7.9km/s 是卫星的最小发射速度，也是卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，发射速度7.9km/s，卫星在椭圆轨道上绕地球运转。
第二宇宙速度 脱离速度 11.2km/s 当11.2km/时，卫星逃离地球的束缚，成为太阳系一颗“小行星”。
第三宇宙速度 速度逃逸 16.7km/s 当时，卫星脱离太阳的引力束缚，跑到太阳系以外的宇宙空间中去。
思考与讨论
1957年人类发射了第一颗人造地球卫星，你知道卫星是如何发射的吗？
二.人造地球卫星
人造地球卫星
1.人造地球卫星的发射过程
想一想：发射人造地球卫星的发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方．这样选址有什么优点？向哪个方向发射节省燃料？
人造地球卫星
2.人造地球卫星的轨道
（1）轨道分类
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：卫星轨道和赤道成一定角度。
人造地球卫星
2.人造地球卫星的轨道
（2）万有引力提供卫星绕行所需的向心力，所有轨道圆
心必与地心重合；
（3）卫星绕地球沿椭圆轨道运动时， 地球为椭圆的一个焦
点，卫星的周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律。
人造地球卫星
3.人造地球卫星的基本参数规律
=
n
（越小）
（越小）
（越小）
（越大）
越大
卫星轨道可视为圆形
高轨低速大周期
人造地球卫星
4.三种地球卫星
（1）近地卫星
近地卫星是指轨道在地球表面附近的卫星，通常高度在500km以下，计算时轨道半径可近似取地球半径。
人造地球卫星
4.三种地球卫星
（1）近地卫星
参数 运行 方向 周期 轨道 高度 速度 加速度
特点 与地球自转相同 一般是在距地球 以下的近圆形轨道，计算时轨道半径通常取地球半径
计算 / = =
人造地球卫星
4.三种地球卫星
（2）极地卫星
人造地球卫星
4.三种地球卫星
（3）地球同步卫星，即通讯卫星：相对于地面静止、且
和地球具有相同周期的卫星。
人造地球卫星
地球同步卫星的“六定”
参数 运行方向 周期 轨道 高度 速度 加速度
特点 与地球自转相同 赤道的正上方
计算或图示 与地球自转周期相同
P7：1
磨剑霍霍
可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道 ( )
A. 与地球表面上某一纬线 (非赤道) 是共面的同心圆
B. 与地球表面上某一经线所决定的圆是共面的同心圆
C. 与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，且从地球表
面看卫星是静止
D. 与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，但卫星相对
地球表面是运动的
CD
总结—宇宙航行
1.第一宇宙速度： ；
是最小的发射速度，也是最大的运行速度；
2.近地卫星：贴地飞行，线速度v=7.9km/s；
3.同步卫星：轨道半径42000km，周期24h，
线速度v=3.1km/s；
4.卫星轨道参数规律：高轨低速大周期。
多谢欣赏！