高一物理人教版（2019）必修二 第七章 第4节 宇宙航行38张PPT
文档属性
| 名称 | 高一物理人教版（2019）必修二 第七章 第4节 宇宙航行38张PPT |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 7.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-08-29 06:34:11 | ||
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文档简介
回顾：
万有引力：
万有引力成就：
（1）计算天体的质量--------比如地球、太阳质量等等
（2）发现未知天体---------比如
海王星的发现、哈雷彗星的按时回归等等( T=76年 )
太空中，远眺地球
八大行星围绕太阳转动
浩瀚的宇宙，总是给我们无限的遐想
嫦娥奔月
探究宇宙奥秘，奔向遥远的太空。自古以来就是人类的梦想。
火箭升空
太空行走
登录月球
梦想成真
1969年7月16日，美国宇航员阿姆斯特朗乘坐阿波罗11号登上月球。
阿姆斯特朗:“对于一个人来说，这只是一小步；但是对于人类来说，这却是一大步。”(That’s one small step for a man, one giant leap for mankind)。
1975年，返回式遥感卫星，中国第一颗返回式卫星，用于对地观测，运行三天后按计划返回地面；中国是第三个掌握卫星回收技术的国家。
1970年， “东方红”1号，中国第一颗人造卫星。中国是第五个能自行发射卫星的国家。
中国航天史
风云一号
通信卫星
中国1988年9月7日发射了第一颗气象卫星—“风云一号”太阳同步轨道气象卫星
1984年4月8日，我国第一颗地球静止轨道试验通信卫星发射成功
飞船绕地球飞行14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场．这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦想。
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人太空。
2005年10月12日，神舟六号搭载费俊龙，聂海胜两名航天员升空。
2008年9月25日，神舟七号搭载翟志刚，景海鹏，刘伯明
三名航天员升空。
伴随着“神舟”号的发射成功，中国已正式启动“嫦娥工程”，开始了宇宙探索的新征程．
怎么样才能把物体发射上
天空，且不再落回地面？
想一想：
一、牛顿的设想
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- - - - -当速度足够大时, 物体就围绕地球旋转,成为一颗人造卫星
人造卫星的发射速度至少达到多少才能绕地球做稳定的圆周运动?
思路：
计算：贴着地球表面转动的那颗卫星，它的速度是多少？
算一算:
设地球的质量为M，
人造卫星质量为m，
卫星贴着地球表面转动，它到地心的距离为r，求卫星的速度v，
解得：
由：
卫星受地球的万有引力充当卫星转动的向心力
F引 = F向
地球半径:
R=6400 km
---------公元前3世纪,古希腊人测出
地球质量:
M=5.96×1024kg
----1798年，英国人卡文迪许测出
代入可得
= 7.9 km/s
G是引力常量
M是地球质量
r是卫星的转动半径
（在这个场景里，r等于地球半径R）
V=7.9 km/s
含义：
在地球上，卫星的最小发射速度
（小于该速度则发射不成功）
被称为：地球的第一宇宙速度
轨道：贴着地球表面（附近）转动的速度
计算公式：
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度：
在某个天体上发射卫星绕天体转动所必须具有的速度，也称为“最小发射速度”。
轨道：
卫星在表面（附近）转动，r本身也是天体半径R天
地球的第一宇宙速度：
火星的：
土星的：
月亮的：
同理：
例1、已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，(若地球的第一宇宙速度V1=7.9km/s) 则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为（ ）
A．3.5 km/s
B．5.0 km/s
C．17.7 km/s
D．35. 2 km/s
另一种出题方式：练习册54页 例1
求： 火星表面附近速度
这也是 火星的第一宇宙速度
或者 火星上发射卫星的最小发射速度
解析：
火星的第一宇宙速度：
地球的第一宇宙速度：
解析：
--------比例法求解
选 A
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度：
含义： ? ?????? ??????。
V1= ??? ? （最大环绕速度）
2、第二宇宙速度：
V2= ??? ? （脱离速度）
含义： ??? ???? ??????。
3、第三宇宙速度：
V3= ??? ? （逃逸速度）
含义： ??????? ??????。
特别提醒：
三种宇宙速度是针对地球来说的,
换成别的星球，数据不一样
（从地球发射）
11.2km/s
7.9km/s
16.7km/s
人造卫星的最小发射速度，再小就发射不成功
在地面以该速度发射，则卫星将脱离地球而去
在地面以该速度发射，则卫星将离开太阳系
地球
v2=11.2km/s
v3=16.7km/s
11.2km/s>v>7.9km/s
v1=7.9km/s
V1= 7.9km/s
V2= 11.2km/s
若发射速度7.9km/s ----11.2km/s，
V3= 16.7km/s
想一想
结果：卫星绕地球运动的轨迹不是圆，是椭圆，但还在地球的引力范围之内。
若发射速度11.2km/s ---16.7km/s，
结果：摆脱地球束缚，成为太阳的卫星
若发射速度超过16.7km/s，卫星将离开太阳系
人造卫星受到地球的万有引力
三、人造卫星的运行规律
人造卫星转动需要有向心力
F万=F向
卫星运动的线速度V、角速度ω、周期T与距离关系：
卫星运动(V 、ω 、T )是由轨道 r 惟 一决定，与m无关
(1)由 得：ｖ＝
(2)由 得：ω＝
(3)由 得：Ｔ＝
GM
4π2r3
记忆：“越近越快，越远越慢，与m无关”
总结：
V=7.9 km/s
1.在地球上，卫星的最小发射速度
2.地球的第一宇宙速度
3.贴着地球表面（附近）转动的速度
4.所有卫星在空中转动的最大环绕速度
b 离地球最近，轨道半径r最小，所以：线速度V最大，角速度ω最大，加速度a最大,而转一圈的时间（周期）T最小，
a与c 这两颗卫星在同一轨道，r一样，所以：a与c卫星的V 、ω、 a一样（比b卫星小），周期T 也一样（比b卫星大）
a、b、c的v、ω、T大小如何？
1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：T＝24h
四、地球同步卫星
r、v、ω、ɑ可以解出具体数据（唯一的）
2、所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上 ，
即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合。
同步卫星轨道位置？
思考：
①轨道平面一定：轨道平面与 共面．
②周期一定：与地球自转周期 ，即T＝24 h.
③角速度一定：与地球自转的角速度 。
赤道平面
相同
相同
与地球自转方向相同即自西向东运动。
运行方向：
⑥向心加速度一定：an=
3、关于地球同步卫星的六个“一定”
答案：ABC
万有引力：
万有引力成就：
（1）计算天体的质量--------比如地球、太阳质量等等
（2）发现未知天体---------比如
海王星的发现、哈雷彗星的按时回归等等( T=76年 )
太空中，远眺地球
八大行星围绕太阳转动
浩瀚的宇宙，总是给我们无限的遐想
嫦娥奔月
探究宇宙奥秘，奔向遥远的太空。自古以来就是人类的梦想。
火箭升空
太空行走
登录月球
梦想成真
1969年7月16日，美国宇航员阿姆斯特朗乘坐阿波罗11号登上月球。
阿姆斯特朗:“对于一个人来说，这只是一小步；但是对于人类来说，这却是一大步。”(That’s one small step for a man, one giant leap for mankind)。
1975年，返回式遥感卫星，中国第一颗返回式卫星，用于对地观测，运行三天后按计划返回地面；中国是第三个掌握卫星回收技术的国家。
1970年， “东方红”1号，中国第一颗人造卫星。中国是第五个能自行发射卫星的国家。
中国航天史
风云一号
通信卫星
中国1988年9月7日发射了第一颗气象卫星—“风云一号”太阳同步轨道气象卫星
1984年4月8日，我国第一颗地球静止轨道试验通信卫星发射成功
飞船绕地球飞行14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场．这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦想。
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人太空。
2005年10月12日，神舟六号搭载费俊龙，聂海胜两名航天员升空。
2008年9月25日，神舟七号搭载翟志刚，景海鹏，刘伯明
三名航天员升空。
伴随着“神舟”号的发射成功，中国已正式启动“嫦娥工程”，开始了宇宙探索的新征程．
怎么样才能把物体发射上
天空，且不再落回地面？
想一想：
一、牛顿的设想
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- - - - -当速度足够大时, 物体就围绕地球旋转,成为一颗人造卫星
人造卫星的发射速度至少达到多少才能绕地球做稳定的圆周运动?
思路：
计算：贴着地球表面转动的那颗卫星，它的速度是多少？
算一算:
设地球的质量为M，
人造卫星质量为m，
卫星贴着地球表面转动，它到地心的距离为r，求卫星的速度v，
解得：
由：
卫星受地球的万有引力充当卫星转动的向心力
F引 = F向
地球半径:
R=6400 km
---------公元前3世纪,古希腊人测出
地球质量:
M=5.96×1024kg
----1798年，英国人卡文迪许测出
代入可得
= 7.9 km/s
G是引力常量
M是地球质量
r是卫星的转动半径
（在这个场景里，r等于地球半径R）
V=7.9 km/s
含义：
在地球上，卫星的最小发射速度
（小于该速度则发射不成功）
被称为：地球的第一宇宙速度
轨道：贴着地球表面（附近）转动的速度
计算公式：
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度：
在某个天体上发射卫星绕天体转动所必须具有的速度，也称为“最小发射速度”。
轨道：
卫星在表面（附近）转动，r本身也是天体半径R天
地球的第一宇宙速度：
火星的：
土星的：
月亮的：
同理：
例1、已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，(若地球的第一宇宙速度V1=7.9km/s) 则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为（ ）
A．3.5 km/s
B．5.0 km/s
C．17.7 km/s
D．35. 2 km/s
另一种出题方式：练习册54页 例1
求： 火星表面附近速度
这也是 火星的第一宇宙速度
或者 火星上发射卫星的最小发射速度
解析：
火星的第一宇宙速度：
地球的第一宇宙速度：
解析：
--------比例法求解
选 A
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度：
含义： ? ?????? ??????。
V1= ??? ? （最大环绕速度）
2、第二宇宙速度：
V2= ??? ? （脱离速度）
含义： ??? ???? ??????。
3、第三宇宙速度：
V3= ??? ? （逃逸速度）
含义： ??????? ??????。
特别提醒：
三种宇宙速度是针对地球来说的,
换成别的星球，数据不一样
（从地球发射）
11.2km/s
7.9km/s
16.7km/s
人造卫星的最小发射速度，再小就发射不成功
在地面以该速度发射，则卫星将脱离地球而去
在地面以该速度发射，则卫星将离开太阳系
地球
v2=11.2km/s
v3=16.7km/s
11.2km/s>v>7.9km/s
v1=7.9km/s
V1= 7.9km/s
V2= 11.2km/s
若发射速度7.9km/s ----11.2km/s，
V3= 16.7km/s
想一想
结果：卫星绕地球运动的轨迹不是圆，是椭圆，但还在地球的引力范围之内。
若发射速度11.2km/s ---16.7km/s，
结果：摆脱地球束缚，成为太阳的卫星
若发射速度超过16.7km/s，卫星将离开太阳系
人造卫星受到地球的万有引力
三、人造卫星的运行规律
人造卫星转动需要有向心力
F万=F向
卫星运动的线速度V、角速度ω、周期T与距离关系：
卫星运动(V 、ω 、T )是由轨道 r 惟 一决定，与m无关
(1)由 得：ｖ＝
(2)由 得：ω＝
(3)由 得：Ｔ＝
GM
4π2r3
记忆：“越近越快，越远越慢，与m无关”
总结：
V=7.9 km/s
1.在地球上，卫星的最小发射速度
2.地球的第一宇宙速度
3.贴着地球表面（附近）转动的速度
4.所有卫星在空中转动的最大环绕速度
b 离地球最近，轨道半径r最小，所以：线速度V最大，角速度ω最大，加速度a最大,而转一圈的时间（周期）T最小，
a与c 这两颗卫星在同一轨道，r一样，所以：a与c卫星的V 、ω、 a一样（比b卫星小），周期T 也一样（比b卫星大）
a、b、c的v、ω、T大小如何？
1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：T＝24h
四、地球同步卫星
r、v、ω、ɑ可以解出具体数据（唯一的）
2、所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上 ，
即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合。
同步卫星轨道位置？
思考：
①轨道平面一定：轨道平面与 共面．
②周期一定：与地球自转周期 ，即T＝24 h.
③角速度一定：与地球自转的角速度 。
赤道平面
相同
相同
与地球自转方向相同即自西向东运动。
运行方向：
⑥向心加速度一定：an=
3、关于地球同步卫星的六个“一定”
答案：ABC