新人教版高一物理必修二 6.5 宇宙航行(36张PPT)
文档属性
| 名称 | 新人教版高一物理必修二 6.5 宇宙航行(36张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-07 19:28:54 | ||
图片预览
文档简介
(共36张PPT)
嫦娥奔月
敦煌飞天的美丽壁画
外国人的
“飞天”梦
1957年10月4日，前苏联发射了
世界上第一颗人造地球卫星
我国在1970年4月20日发射了第一颗人造地球卫星
2003年10月15日，神州五号
载人宇宙飞船发射升空
2005年的神舟六号，2008年的神舟七号以及后来的神舟八号、神舟九号、嫦娥一号、二号、天宫一号等的成功发射无一不说明了我国航天科技的发展之迅速。
一、宇宙速度
设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算？
卫星离地心越远，它运行的速度越慢。
这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度。
近地面的卫星的速度是多少呢？
发射速度与运行速度是两个不同的概念
（1）发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道．
（2）运行速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度．当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度．
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度）
V1=7.9km/s
地球
11.2km/s>v>7.9km/s
2、第二宇宙速度： (脱离速度)
V2=11.2km/s
V3=16.7km/s
3、第三宇宙速度：（逃逸速度）
→人造行星
→人造恒星
人造卫星
【跟踪训练1】关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是（ ）
A、它是地球卫星绕地球飞行的最小速度 B、它是地球卫星绕地球飞行的最大速度
C、它是地球卫星绕地球沿圆轨道运行的最大速度
D、它一定是卫星在椭圆轨道上运动时的近地点的速度
C
各种各样的卫星……
返回
卫星轨道的圆心在哪？
四大导航
1、美国全球定位系统（GPS）。有24颗卫星组成，分布在6条交点互隔60度的轨道面上，精度约为10米，军民两用，目前正在试验第二代卫星系统；
2、俄罗斯“格洛纳斯”系统。有24颗卫星组成，精度在10米左右，军民两用，设计2009年底服务范围拓展到全球；
3、欧洲“伽利略”系统。有30颗卫星组成，定位误差不超过1米，主要为民用。2005年首颗试验卫星已成功发射。预计2008年前开通定位服务；
4、中国“北斗”系统。由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。定位精度10米。
跟踪训练2 以下四种轨道，哪一个不可能是卫星的轨道？为什么？
二、卫星的轨道
B
资料1
不同轨道的卫星
三、卫星的动力学原因
跟踪训练3
环绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，距地面高度越大，以下说法中正确的是（ ）
A．v和T越大 B．v和T越小
C．v越大，T越小 D．v越小，T越大
D
四、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做地球的同步卫星，又叫通讯卫星
同步卫星的特点：
所有地球同步卫星的轨道平面必须与 平行（即必须在赤道正上方）
所有地球同步卫星的 ， ， ， ， ， 相同
地球同步卫星的 可能不同。
赤道平面
运动方向
T
a大小
v大小
ω
轨道半径r
m
三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。（两级有部分盲区）
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。
【跟踪训练4】
在地球（质量分布均匀的球体）上空有许多同步卫星，下面说法中正确的是
A、他们的质量可能不同
B、轨道半径可以不同
C、轨道平面可以不同
D、它们的线速度大小可能不同
E、它们的向心加速度大小可能不同
A
比较赤道上的某一点、近地卫星、同步卫星的T、ω、v、a向
用学过的知识解释上述结果。
【跟踪训练5】
已知地球同步卫星轨道半径r1，周期T1，速度v1，加速度a1；近地卫星轨道半径r2，周期T2，速度v2，加速度a2；赤道上物体自转半径r3，周期T3，速度v3，加速度a3；
则a1 a2；a1 a3 ；
T1 T2；T1 T3 ；
v1 v2 ，v1 v3
=
>
>
>
<
<
发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火。将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点（如图），则当卫星分别在1，2，3 轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ）
A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1的速率
B．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度
C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道
2上经过Q点时的加速度
D．卫星在轨道2上经过P点的加
速度等于它在轨道3上经过P
点的加速度
BD
六、人造卫星的超重和失重
1、发射和回收阶段
发射
加速上升
超重
回收
减速下降
超重
2、沿圆轨道正常运行
只受重力
a = g
完全失重
与重力有关的现象全部消失
天平
弹簧秤测重力
同步卫星
近地卫星
月球
近地卫星、同步卫星、月球三者比较
双星系统
赤道轨道
极地轨道
倾斜轨道
同步轨道
自转轴
人造卫星的轨道
卫星2
卫星3
卫星1
三颗同步卫星互成1200角就可以实现全球通讯
例1 同步卫星轨道半径为r，运行速率为v1，加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2；第一宇宙速度为v2；地球半径为R。则下列关系式正确的是（ ）
A. B.
C. D.
AD
巩固训练
例2 据报道，我国首颗数据中继卫星——“天链一号01星”，于2008.4.25在西昌卫星发射中心成功发射，经过四次变轨控制后，于5.1成功定点在东京770赤道上空的同步轨道，关于成功定点“天链一号01星”说法正确的是（ ）
A.运行速度大于7.9km/s
B.离地面高度一定，相对地面静止
C.绕地球运行的角速度比月球运行的角速度大
D.向心加速度比静止在赤道上的物体的向心加速度小
BC
巩固训练
拓展提高
1 若在“神舟五号”载人飞船的轨道舱中进行物理实验，下列实验仪器可正常使用的是( )
①密度计 ②物理天平 ③电子秤 ④摆钟 ⑤水银气压计 ⑥水银温度计 ⑦电磁打点计时器 ⑧电流表 ⑨电压表 ⑩多用电表． A．②③④⑤⑨ B．①②⑧⑨⑩ C．⑥⑦⑧⑨⑩ D．①③⑥⑦⑩
C
2 已知地球质量大约是月球质量的81倍，地球半径大约是月球半径的4倍。不考虑地球、月球自转的影响，由以上数据可推算出 （ ）
Ａ．地球的平均密度与月球的平均密度之比约为9∶8
Ｂ．地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比
约为9∶4
C．靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的周期与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的周期之比约为 8∶9
D．靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器线速度与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器线速度之比约为 81∶4
C
3 某星球的质量约为地球的的9倍，半径约为地球的一半，若从地球上某高 处平抛一物体，射程为60m，则在该星球上，从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，射程应为多少米？
答案：10m
万有引力与平抛的结合题
嫦娥奔月
敦煌飞天的美丽壁画
外国人的
“飞天”梦
1957年10月4日，前苏联发射了
世界上第一颗人造地球卫星
我国在1970年4月20日发射了第一颗人造地球卫星
2003年10月15日，神州五号
载人宇宙飞船发射升空
2005年的神舟六号，2008年的神舟七号以及后来的神舟八号、神舟九号、嫦娥一号、二号、天宫一号等的成功发射无一不说明了我国航天科技的发展之迅速。
一、宇宙速度
设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算？
卫星离地心越远，它运行的速度越慢。
这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度。
近地面的卫星的速度是多少呢？
发射速度与运行速度是两个不同的概念
（1）发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道．
（2）运行速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度．当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度．
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度）
V1=7.9km/s
地球
11.2km/s>v>7.9km/s
2、第二宇宙速度： (脱离速度)
V2=11.2km/s
V3=16.7km/s
3、第三宇宙速度：（逃逸速度）
→人造行星
→人造恒星
人造卫星
【跟踪训练1】关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是（ ）
A、它是地球卫星绕地球飞行的最小速度 B、它是地球卫星绕地球飞行的最大速度
C、它是地球卫星绕地球沿圆轨道运行的最大速度
D、它一定是卫星在椭圆轨道上运动时的近地点的速度
C
各种各样的卫星……
返回
卫星轨道的圆心在哪？
四大导航
1、美国全球定位系统（GPS）。有24颗卫星组成，分布在6条交点互隔60度的轨道面上，精度约为10米，军民两用，目前正在试验第二代卫星系统；
2、俄罗斯“格洛纳斯”系统。有24颗卫星组成，精度在10米左右，军民两用，设计2009年底服务范围拓展到全球；
3、欧洲“伽利略”系统。有30颗卫星组成，定位误差不超过1米，主要为民用。2005年首颗试验卫星已成功发射。预计2008年前开通定位服务；
4、中国“北斗”系统。由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。定位精度10米。
跟踪训练2 以下四种轨道，哪一个不可能是卫星的轨道？为什么？
二、卫星的轨道
B
资料1
不同轨道的卫星
三、卫星的动力学原因
跟踪训练3
环绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，距地面高度越大，以下说法中正确的是（ ）
A．v和T越大 B．v和T越小
C．v越大，T越小 D．v越小，T越大
D
四、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做地球的同步卫星，又叫通讯卫星
同步卫星的特点：
所有地球同步卫星的轨道平面必须与 平行（即必须在赤道正上方）
所有地球同步卫星的 ， ， ， ， ， 相同
地球同步卫星的 可能不同。
赤道平面
运动方向
T
a大小
v大小
ω
轨道半径r
m
三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。（两级有部分盲区）
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。
【跟踪训练4】
在地球（质量分布均匀的球体）上空有许多同步卫星，下面说法中正确的是
A、他们的质量可能不同
B、轨道半径可以不同
C、轨道平面可以不同
D、它们的线速度大小可能不同
E、它们的向心加速度大小可能不同
A
比较赤道上的某一点、近地卫星、同步卫星的T、ω、v、a向
用学过的知识解释上述结果。
【跟踪训练5】
已知地球同步卫星轨道半径r1，周期T1，速度v1，加速度a1；近地卫星轨道半径r2，周期T2，速度v2，加速度a2；赤道上物体自转半径r3，周期T3，速度v3，加速度a3；
则a1 a2；a1 a3 ；
T1 T2；T1 T3 ；
v1 v2 ，v1 v3
=
>
>
>
<
<
发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火。将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点（如图），则当卫星分别在1，2，3 轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ）
A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1的速率
B．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度
C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道
2上经过Q点时的加速度
D．卫星在轨道2上经过P点的加
速度等于它在轨道3上经过P
点的加速度
BD
六、人造卫星的超重和失重
1、发射和回收阶段
发射
加速上升
超重
回收
减速下降
超重
2、沿圆轨道正常运行
只受重力
a = g
完全失重
与重力有关的现象全部消失
天平
弹簧秤测重力
同步卫星
近地卫星
月球
近地卫星、同步卫星、月球三者比较
双星系统
赤道轨道
极地轨道
倾斜轨道
同步轨道
自转轴
人造卫星的轨道
卫星2
卫星3
卫星1
三颗同步卫星互成1200角就可以实现全球通讯
例1 同步卫星轨道半径为r，运行速率为v1，加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2；第一宇宙速度为v2；地球半径为R。则下列关系式正确的是（ ）
A. B.
C. D.
AD
巩固训练
例2 据报道，我国首颗数据中继卫星——“天链一号01星”，于2008.4.25在西昌卫星发射中心成功发射，经过四次变轨控制后，于5.1成功定点在东京770赤道上空的同步轨道，关于成功定点“天链一号01星”说法正确的是（ ）
A.运行速度大于7.9km/s
B.离地面高度一定，相对地面静止
C.绕地球运行的角速度比月球运行的角速度大
D.向心加速度比静止在赤道上的物体的向心加速度小
BC
巩固训练
拓展提高
1 若在“神舟五号”载人飞船的轨道舱中进行物理实验，下列实验仪器可正常使用的是( )
①密度计 ②物理天平 ③电子秤 ④摆钟 ⑤水银气压计 ⑥水银温度计 ⑦电磁打点计时器 ⑧电流表 ⑨电压表 ⑩多用电表． A．②③④⑤⑨ B．①②⑧⑨⑩ C．⑥⑦⑧⑨⑩ D．①③⑥⑦⑩
C
2 已知地球质量大约是月球质量的81倍，地球半径大约是月球半径的4倍。不考虑地球、月球自转的影响，由以上数据可推算出 （ ）
Ａ．地球的平均密度与月球的平均密度之比约为9∶8
Ｂ．地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比
约为9∶4
C．靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的周期与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的周期之比约为 8∶9
D．靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器线速度与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器线速度之比约为 81∶4
C
3 某星球的质量约为地球的的9倍，半径约为地球的一半，若从地球上某高 处平抛一物体，射程为60m，则在该星球上，从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，射程应为多少米？
答案：10m
万有引力与平抛的结合题