5 宇宙航行 课件33张PPT

(共33张PPT)
5 宇宙航行
嫦娥奔月
敦煌的飞天壁画
外国人的“飞天”梦
如何应用万有引力定律的知识实现人类的飞天梦想呢？
1.了解人造卫星的有关知识。
2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。（重点）
3.通过实例，了解人类对太空的探索历程。
思考：抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星、月亮没有落下来必须具备什么条件？
牛顿的人造卫星原理图
探究问题一：以多大的速度抛出一个物体，它才会绕地球
表面运动不会落下来？(已知Ｇ=6.67×10-11N·m2/kg2 , 地球
质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km)
法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力
（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2）
法二：重力提供物体作圆周运动的向心力
一、宇宙速度
1.第一宇宙速度（v=7.9km/s）：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。
探究问题二：第一宇宙速度的含义
向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个难度大？
哪个需要的发射速度大？为什么？
高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么
结论：第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度，也
是卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度。
2.第二宇宙速度（大小：v=11.2km/s ）：当物体的速度大于或等于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。
3.第三宇宙速度（大小：v=16.7km/s ）：如果物体的速度大于或等于16.7km/s，物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外。
例1.发射一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,如果它的轨道半径是地球半径的4倍,它的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍？
解:由万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力得
设第一宇宙速度为v1,卫星的轨道速度为v2
它的轨道速度是第一宇宙速度的0.5倍
练习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“近地卫星”的环绕速度约为多少？
解:由
由 得
例2.关于第一宇宙速度，下列的说法中正确的是( )
A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
B.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度
C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度
D.它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度
BC
二、梦想成真
1.人造卫星运行的动力学方程（r—v—ω—T）
地球
思考：对于绕地球运动的人造卫星：
（1）离地面越高，向心力越_____。
（2）离地面越高，线速度越_____。
（3）离地面越高，周期越_____。
（4）离地面越高，角速度越____。
小
大
小
小
2.人造地球卫星的运行轨道
所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上(为什么？）运行
三类人造地球卫星轨道：
①赤道轨道：卫星轨道在赤道平面，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，卫星通过两极上空
③一般轨道：卫星轨道和
赤道成一定角度。
3.地球同步卫星（通讯卫星）
地球同步卫星：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星，又叫通讯卫星。
三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。
h
练习2.求同步卫星离地面的高度
地球同步卫星能否位于厦门正上方某一确定高度h处？
同步卫星的特点
①同步卫星与地面相对静止，与地球自转同步，周期为24h。
②同步卫星运行方向与地球自转的方向相同。
③同步卫星只能运行于赤道上方固定高度上，且其周期、角速度、线速度、向心加速度均为定值。
例3. 同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫
星（ ）
A.它可以在地面上任一点的正上方，且离地心距离可按需要选择不同的值
B.它可以在地面上任一点的正上方，但离地心距离是
一定的
C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值
D.它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的
D
1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。当时，上亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗，他在月球上迈出了一小步，却是人类迈出的一大步。
4.世界航天
2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在重返地面的过程中突然发生解体燃烧，航天飞机上的七名宇航员，包括六名美国人及一名以色列人全部遇难。
无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。
这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦想，标志着中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家，为进一步的空间科学研究奠定了坚实的基础。
1992年，中国载人航天工程正式启动。2003年10月15日9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．
2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功。
2008年9月25日神舟七号
翟志刚、刘伯明、景海鹏。
神舟八号
神舟九号
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？
神舟十号
一、宇宙速度
1.第一宇宙速度 v1=7.9km/s
推导式：
2.第二宇宙速度（脱离速度） v2=11.2km/s
第三宇宙速度（逃逸速度） v3=16.7km/s
二、同步卫星
1.周期T=24h
2.卫星轨道平面与地球赤道平面重合
=7.9km/s
=7.9km/s
1.两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半径
之比R1∶R2=3∶1，下列有关数据之比正确的是( )
A.周期之比T1∶T2=3∶1 B.线速度之比v1∶v2=3∶1
C.向心力之比F1∶F2=1∶9 D.向心加速度之比a1∶a2=1∶9
D
2.(2012·山东高考）2011年11月3日，“神舟八号”飞船与
“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完
成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神舟九
号”交会对接。变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨
道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1、R2，线速度
大小分别为 、 。则 等于（ ） A． B． C． D．
B
3.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，且大于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
D
4.(2014·福建高考)若有一颗“宜居”行星,其质量
为地球的p倍,半径为地球的q倍,则该行星卫星的环绕
速度是地球卫星环绕速度的(　　)
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
C
5.根据下列情形,写出金星第一宇宙速度的表达式:
(1)已知金星的质量M和它的半径R.
(2)已知金星表面自由落体的加速度g和它的半径R.
答案：(1)
(2)
不能因为我们感觉不到温暖就否定太阳的存在；不能因为我们感觉不到真诚就否定人间真诚的存在。