7.4 宇宙航行 教学课件(共39张PPT)-人教版高中物理（2029）必修下册
文档属性
| 名称 | 7.4 宇宙航行 教学课件(共39张PPT)-人教版高中物理（2029）必修下册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 89.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-11-21 09:30:41 | ||
图片预览
文档简介
(共39张PPT)
嫦娥奔月
敦煌飞天壁画
万户飞天
古老的飞天梦想
第4节 宇宙航行
第7章
学习目标
物理观念
1. 知道三个宇宙速度的数值，理解宇宙速度的物理意义，会推导第一宇宙速度；
2. 掌握人造地球卫星的原理及运行规律，了解人造卫星由设想变为现实的过程；
3. 会运用“万有引力是人造卫星，它做匀速圆周运动 ”这一基本方法处理天体运动问题。
科学思维 1. 通过了解人造卫星由设想变为现实的过程，体会猜想、外推的科学思想，培 养科学思维；
2. 通过对卫星发射原理及运行规律的分析探究，培养学生归纳、分析和推导以及表达能力。
科学探究 通过对卫星发射原理及运行规律的分析探究，培养运用所学知识解决实际问题的能力；
科学态度与责任 1. 通过了解人类探索宇宙的梦想和成就，激发学习物理的热情和兴趣；
2. 通过对我国航天事业的学习，渗透爱国主义教育。
一、宇宙速度
学习任务一：如何发射一颗人造地球卫星
在楼顶上用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们的落地点相同吗？
如果被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又如何呢？
物体初速度达到多大时就可以发射成为一颗人造卫星呢
牛顿曾设想，从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，则落点一次比一次远，由于地球是圆的，如果速度足够大， 物体就不再落到地面上来，它将绕地球运动，成为一颗人造地球卫星。
牛顿设想的高山得有多高才能完成这一设想呢
相应视频在压缩包
一、宇宙速度
（发射速度）
（一）
一、宇宙速度
1.第一宇宙速度
注：公式也适用于其他天体有关第一宇宙速度的计算问题。
(1)定义：是人造卫星(或航天器) 在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度。
(M为地球质量；R为地球球体半径)
(2)公式：
(g为地球表面重力加速度；R为地球球体半径)
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（一）宇宙速度
如果卫星的发射速度大于第一宇宙速度呢？
一、宇宙速度
2.第二宇宙速度
理论研究指出，在地面附近发射飞行器，如果速度大于 7.9 km/s，又小于 11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（一）宇宙速度
一、宇宙速度
2.第二宇宙速度
当飞行器的速度等于或大于 11.2 km/s 时，它就会克服地球的引力，永远离开地球,被太阳或其它行星俘获，我们把 11.2 km/s叫作第二宇宙速度,也称为脱离速度。
地球的第二宇宙速度大小：
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（一）宇宙速度
一、宇宙速度
3.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，也称为逃逸速度。
地球的第三宇宙速度大小：
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（一）宇宙速度
一、宇宙速度
地球的第一宇宙速度大小：
地球的第二宇宙速度大小：
地球的第三宇宙速度大小：
最小发射速度
逃离地球
逃离太阳
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（一）宇宙速度
一、宇宙速度
以下太空探索实践中需要的发射速度是多少？
“嫦娥”奔月 天问探火 无人外太阳系空间探测器
“嫦娥”奔月中卫星的发射速度应该大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度。
“天问一号”的发射速度应该大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度。
无人外太阳系空间探测器的发射速度应该大于第三宇宙速度。
思考与讨论
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（一）宇宙速度
二、人造地球卫星
（二）
二、人造地球卫星
东方红1号卫星
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。
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（二）人造地球卫星
二、人造地球卫星
墨子号量子卫星
北斗导航卫星
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（二）人造地球卫星
二、人造地球卫星
（1）赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面，卫星始终处于赤道正上方。
卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道可分为三类：
1.人造地球卫星的运行轨道
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（二）人造地球卫星
二、人造地球卫星
（2）极地轨道：卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（二）人造地球卫星
二、人造地球卫星
（3）任意轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度。
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（二）人造地球卫星
二、人造地球卫星
思考与讨论
是否会出现以下行星运动轨道？
×
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（二）人造地球卫星
二、人造地球卫星
思考与讨论
下面是四位同学设想的人造地球卫星的圆轨道的特征，哪些同学的设想可以实现呢？
A同学：与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面同心圆
B同学：与地球表面上某一经线所决定的圆是共面同心圆
C同学：与地球表面上的赤道是共面同心圆
√
C同学设想了两种赤道平面的上的卫星，一个比地球自转的角速度小，另一个与地球保持相对静止，他的这个设想能够实现么？
一、宇宙速度
学习任务二：如何描述不同轨道人造卫星的运动
探究描述卫星运动的物理量与半径的关系
学习任务二：如何描述不同轨道人造卫星的运动
（一）人造卫星运动的描述
线速度、角速度、向心加速度、周期
二、人造地球卫星
高轨低速长周期
2.卫星运行线速度、角速度、向心加速度、周期与半径的关系：
学习任务二：如何描述不同轨道人造卫星的运动
（一）人造卫星运动的描述
尝试寻找下角速度、向心加速度、周期与半径有怎样的关系呢？
二、人造地球卫星
3.近地卫星和同步卫星：
（1）近地卫星
①定义：近地卫星是指轨道在地球表面附近的人造卫星。
②特点：
a.轨道半径约为地球半径
b.周期T＝85min
c. 线速度大小约为7.9km/s
d.向心加速度
学习任务二：如何描述不同轨道人造卫星的运动
（二）常见的人造卫星
二、人造地球卫星
3.近地卫星和同步卫星：
①定义：地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星。
②特点：
a.定点在赤道上空
b.周期与地球自转周期相同T＝24h
c.距离地面的高度高度一定（约距地面36000km）
d.线速度大小一定（约为3.1km/s）
定轨道、定周期、定角速度、定高度、定线速度
（2）同步卫星
学习任务二：如何描述不同轨道人造卫星的运动
（二）常见的人造卫星
二、人造地球卫星
3.全球通信：
一般来说，三颗地球同步卫星即可基本解决全球通信问题。
学习任务二：如何描述不同轨道人造卫星的运动
（二）常见的人造卫星
嫦娥奔月
敦煌飞天壁画
万户飞天
古老的飞天梦想
我们已经初步了解了如何实现“飞天梦”，那如何能够完成“奔月”甚至是“探月梦”呢？
一、宇宙速度
学习任务三：如何发射探月卫星
如图为嫦娥五号探测器的奔月之路，请同学们根据所学知识，分析探测器是如何实现变轨的？
18小时轨道
24小时轨道
48小时轨道
12小时轨道
3.5小时轨道
环月轨道
学习任务三：如何发射探月卫星
卫星变轨
卫星变轨
24小时轨道
学习任务三：如何发射探月卫星
卫星变轨
1.低轨变高轨
卫星加速，做离心运动，由低轨道进入高轨道
2.高轨变低轨
卫星减速，做近心运动，由高轨道进入低轨道
东方红1号卫星
月壤的带回
1970年
54年
一、宇宙速度
学习任务四：载人航天与太空探索
三、载人航天与太空探索
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，相对于宇宙之长久，人类的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……
新时代的你们一直在路上!!!
嫦娥奔月
敦煌飞天壁画
万户飞天
古老的飞天梦想
第4节 宇宙航行
第7章
学习目标
物理观念
1. 知道三个宇宙速度的数值，理解宇宙速度的物理意义，会推导第一宇宙速度；
2. 掌握人造地球卫星的原理及运行规律，了解人造卫星由设想变为现实的过程；
3. 会运用“万有引力是人造卫星，它做匀速圆周运动 ”这一基本方法处理天体运动问题。
科学思维 1. 通过了解人造卫星由设想变为现实的过程，体会猜想、外推的科学思想，培 养科学思维；
2. 通过对卫星发射原理及运行规律的分析探究，培养学生归纳、分析和推导以及表达能力。
科学探究 通过对卫星发射原理及运行规律的分析探究，培养运用所学知识解决实际问题的能力；
科学态度与责任 1. 通过了解人类探索宇宙的梦想和成就，激发学习物理的热情和兴趣；
2. 通过对我国航天事业的学习，渗透爱国主义教育。
一、宇宙速度
学习任务一：如何发射一颗人造地球卫星
在楼顶上用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们的落地点相同吗？
如果被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又如何呢？
物体初速度达到多大时就可以发射成为一颗人造卫星呢
牛顿曾设想，从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，则落点一次比一次远，由于地球是圆的，如果速度足够大， 物体就不再落到地面上来，它将绕地球运动，成为一颗人造地球卫星。
牛顿设想的高山得有多高才能完成这一设想呢
相应视频在压缩包
一、宇宙速度
（发射速度）
（一）
一、宇宙速度
1.第一宇宙速度
注：公式也适用于其他天体有关第一宇宙速度的计算问题。
(1)定义：是人造卫星(或航天器) 在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度。
(M为地球质量；R为地球球体半径)
(2)公式：
(g为地球表面重力加速度；R为地球球体半径)
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（一）宇宙速度
如果卫星的发射速度大于第一宇宙速度呢？
一、宇宙速度
2.第二宇宙速度
理论研究指出，在地面附近发射飞行器，如果速度大于 7.9 km/s，又小于 11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（一）宇宙速度
一、宇宙速度
2.第二宇宙速度
当飞行器的速度等于或大于 11.2 km/s 时，它就会克服地球的引力，永远离开地球,被太阳或其它行星俘获，我们把 11.2 km/s叫作第二宇宙速度,也称为脱离速度。
地球的第二宇宙速度大小：
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（一）宇宙速度
一、宇宙速度
3.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，也称为逃逸速度。
地球的第三宇宙速度大小：
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（一）宇宙速度
一、宇宙速度
地球的第一宇宙速度大小：
地球的第二宇宙速度大小：
地球的第三宇宙速度大小：
最小发射速度
逃离地球
逃离太阳
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（一）宇宙速度
一、宇宙速度
以下太空探索实践中需要的发射速度是多少？
“嫦娥”奔月 天问探火 无人外太阳系空间探测器
“嫦娥”奔月中卫星的发射速度应该大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度。
“天问一号”的发射速度应该大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度。
无人外太阳系空间探测器的发射速度应该大于第三宇宙速度。
思考与讨论
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（一）宇宙速度
二、人造地球卫星
（二）
二、人造地球卫星
东方红1号卫星
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。
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（二）人造地球卫星
二、人造地球卫星
墨子号量子卫星
北斗导航卫星
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（二）人造地球卫星
二、人造地球卫星
（1）赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面，卫星始终处于赤道正上方。
卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道可分为三类：
1.人造地球卫星的运行轨道
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（二）人造地球卫星
二、人造地球卫星
（2）极地轨道：卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（二）人造地球卫星
二、人造地球卫星
（3）任意轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度。
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（二）人造地球卫星
二、人造地球卫星
思考与讨论
是否会出现以下行星运动轨道？
×
学习任务一：如何发射一颗人造卫星
（二）人造地球卫星
二、人造地球卫星
思考与讨论
下面是四位同学设想的人造地球卫星的圆轨道的特征，哪些同学的设想可以实现呢？
A同学：与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面同心圆
B同学：与地球表面上某一经线所决定的圆是共面同心圆
C同学：与地球表面上的赤道是共面同心圆
√
C同学设想了两种赤道平面的上的卫星，一个比地球自转的角速度小，另一个与地球保持相对静止，他的这个设想能够实现么？
一、宇宙速度
学习任务二：如何描述不同轨道人造卫星的运动
探究描述卫星运动的物理量与半径的关系
学习任务二：如何描述不同轨道人造卫星的运动
（一）人造卫星运动的描述
线速度、角速度、向心加速度、周期
二、人造地球卫星
高轨低速长周期
2.卫星运行线速度、角速度、向心加速度、周期与半径的关系：
学习任务二：如何描述不同轨道人造卫星的运动
（一）人造卫星运动的描述
尝试寻找下角速度、向心加速度、周期与半径有怎样的关系呢？
二、人造地球卫星
3.近地卫星和同步卫星：
（1）近地卫星
①定义：近地卫星是指轨道在地球表面附近的人造卫星。
②特点：
a.轨道半径约为地球半径
b.周期T＝85min
c. 线速度大小约为7.9km/s
d.向心加速度
学习任务二：如何描述不同轨道人造卫星的运动
（二）常见的人造卫星
二、人造地球卫星
3.近地卫星和同步卫星：
①定义：地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星。
②特点：
a.定点在赤道上空
b.周期与地球自转周期相同T＝24h
c.距离地面的高度高度一定（约距地面36000km）
d.线速度大小一定（约为3.1km/s）
定轨道、定周期、定角速度、定高度、定线速度
（2）同步卫星
学习任务二：如何描述不同轨道人造卫星的运动
（二）常见的人造卫星
二、人造地球卫星
3.全球通信：
一般来说，三颗地球同步卫星即可基本解决全球通信问题。
学习任务二：如何描述不同轨道人造卫星的运动
（二）常见的人造卫星
嫦娥奔月
敦煌飞天壁画
万户飞天
古老的飞天梦想
我们已经初步了解了如何实现“飞天梦”，那如何能够完成“奔月”甚至是“探月梦”呢？
一、宇宙速度
学习任务三：如何发射探月卫星
如图为嫦娥五号探测器的奔月之路，请同学们根据所学知识，分析探测器是如何实现变轨的？
18小时轨道
24小时轨道
48小时轨道
12小时轨道
3.5小时轨道
环月轨道
学习任务三：如何发射探月卫星
卫星变轨
卫星变轨
24小时轨道
学习任务三：如何发射探月卫星
卫星变轨
1.低轨变高轨
卫星加速，做离心运动，由低轨道进入高轨道
2.高轨变低轨
卫星减速，做近心运动，由高轨道进入低轨道
东方红1号卫星
月壤的带回
1970年
54年
一、宇宙速度
学习任务四：载人航天与太空探索
三、载人航天与太空探索
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，相对于宇宙之长久，人类的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……
新时代的你们一直在路上!!!