7.4 宇宙航行（基础达标）课件— 2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册26 张PPT
文档属性
| 名称 | 7.4 宇宙航行（基础达标）课件— 2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册26 张PPT |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 609.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-04-22 13:33:07 | ||
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文档简介
第七章万有引力与宇宙航行
第4节宇宙航行
目录
学法指导
必备知识
易错分析
课堂练习
学法指导
学法指导
1.通过对地球卫星圆周运动的分析推导得出卫星线速度、角速度等物理量的表达式并加以理解
2.采用比较法，理解地球表面物体近地卫星、同步卫星做圆周运动的区别与联系
必备知识
知识点1三种宇宙速度
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}宇宙速度
大小/(km??????1)
意义
第一宇宙速度
7.9
这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度,若7.9 km/s≤v<11.2 km/s,物体绕地球运行
第二宇宙速度
11.2
这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度,若11. 2 km/s≤v< 16. 7 km/s,物体绕太阳运行
第三宇宙速度
16.7
这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度,若≥16.7 km/s,物体将脱离太阳系在宇宙空间运行
知识点1三种宇宙速度
匀速圆周
万有
引力
mg
知识点1三种宇宙速度
3.理解要点
(1)人造卫星一旦发射后就再也没有补充能量，被发射物仅依靠自身的初速度克服地球引力上升一定高度，进入运行轨道。要发射一颗人造卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。因此，第一宇宙速度又是最小的发射速度。卫星离地面越高，卫星的发射速度越大。贴近地球表面的卫星(近地卫星)的发射速度最小,其运行速度即第一宇宙速度。
知识点1三种宇宙速度
(2)环绕速度是指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。根据v=????????????可知，卫星越高，半径越大，卫星的环绕速度就越小，近地卫星可认为????发射=????运行，其他较高卫星的????发射>????运行。故第一宇宙速度又是最大环绕速度。
?
知识点1三种宇宙速度
(3)人造卫星的发射速度与环绕速度之间的大小关系:11.2 km/s>????发射≥7.9 km/s≥????运行
(4)距地面越高的卫星绕行連度越小，但是向距地面越高的轨道发射卫星却越困难。因为向高轨道发射卫星，火箭克服地球对它的引力消耗的能量多.所以发射卫星需要的速度较大。
?
知识点2人造地球卫星
1.人造卫星的运行轨道
卫星绕地球运行的轨道可以是椭圆轨道也可以是圆轨道。
卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的个焦点,其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律。卫星绕地球沿圆轨道运动时，由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以地心必然是卫星圆轨道的圆心。卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，也可以和赤道平面垂直，还可以和赤道平面成任一角度。
知识点2人造地球卫星
2.人造地球卫星的运动学特征
人造地球卫星的两个速度
①发射速度:指将人造卫星送人预定轨道运行所必须具有的速度。卫星离地面越高,卫星的发射速度越大。
②绕行速度:指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。根据v=????????????可知,卫星越高，半径越大，卫星的绕行速度就越小。
?
知识点2人造地球卫星
易错分析
易错1.对人造卫星运行规模理解失准而致错
1.对人造卫星运行的动力学条件理解不透彻而致错
2.对人造卫星运行的运动学规律不熟悉而致错
易错2.不善于建立圆周运动的追及与相遇运动模型
1.受直线运动追及问题求解思维影响，将圆周运动追及问题按直线类处理
2.不能从离心或向心运动角度分析变轨运动类问题
1.“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料.设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，下列说法中正确的是
A.同步卫星距地面的高度是地球半径的(n－1)倍
地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，所以同步卫星距地面的高度是地球半径的(n－1)倍，A正确；
同步卫星与地球赤道上的物体具有相同的角速度，根据v＝rω知，同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的n倍，C错误；
课堂练习
1．?已知地球半径约为火星半径的2倍,地球密度约为火星密度的1.5倍,则地球第一宇宙速度与火星第一宇宙速度的比值为( )
A． B． C． D．
答案：A
解析：根据万有引力提供向心力,得：
则第一宇宙速度为：
又由得
所以地球第一宇宙速度与火星第一宇宙速度的比值为，
故A正确，BCD错误。
故选：A。
2．如图为人造卫星轨道的示意图,则卫星(???)
A.在a轨道运动的周期为24h
B.在b轨道运动的速度始终不变
C.在c轨道运行的速度大小始终不变
D.在c轨道运行时受到的地球引力大小是变化的
答案：D
解析：同步卫星的运行周期为24小时,即相对地球静止,所以只能在赤道平面内,A错误;b轨道内的卫星做圆周运动,其速度方向时刻变化,所以其速度时刻变化着,B错误;c轨道为椭圆轨道,根据 ,可知在近地点速度大,在远地点速度小,根据 ,同一卫星在近地轨道受到的引力大,在远地轨道受到的引力小,C错误D正确.
3．我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发生“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是( )
A、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接
B、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接
C、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
D、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
答案：C
解析：A. B. 在同一轨道上运行加速做离心运动，减速做向心运动均不可实现对接。则AB错误
C. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，则其做离心运动可使飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接。则C正确
D. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，则其做向心运动，不可能与空间实验室相接触。则D错误。
故选：C
Thank You!
第4节宇宙航行
目录
学法指导
必备知识
易错分析
课堂练习
学法指导
学法指导
1.通过对地球卫星圆周运动的分析推导得出卫星线速度、角速度等物理量的表达式并加以理解
2.采用比较法，理解地球表面物体近地卫星、同步卫星做圆周运动的区别与联系
必备知识
知识点1三种宇宙速度
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}宇宙速度
大小/(km??????1)
意义
第一宇宙速度
7.9
这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度,若7.9 km/s≤v<11.2 km/s,物体绕地球运行
第二宇宙速度
11.2
这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度,若11. 2 km/s≤v< 16. 7 km/s,物体绕太阳运行
第三宇宙速度
16.7
这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度,若≥16.7 km/s,物体将脱离太阳系在宇宙空间运行
知识点1三种宇宙速度
匀速圆周
万有
引力
mg
知识点1三种宇宙速度
3.理解要点
(1)人造卫星一旦发射后就再也没有补充能量，被发射物仅依靠自身的初速度克服地球引力上升一定高度，进入运行轨道。要发射一颗人造卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。因此，第一宇宙速度又是最小的发射速度。卫星离地面越高，卫星的发射速度越大。贴近地球表面的卫星(近地卫星)的发射速度最小,其运行速度即第一宇宙速度。
知识点1三种宇宙速度
(2)环绕速度是指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。根据v=????????????可知，卫星越高，半径越大，卫星的环绕速度就越小，近地卫星可认为????发射=????运行，其他较高卫星的????发射>????运行。故第一宇宙速度又是最大环绕速度。
?
知识点1三种宇宙速度
(3)人造卫星的发射速度与环绕速度之间的大小关系:11.2 km/s>????发射≥7.9 km/s≥????运行
(4)距地面越高的卫星绕行連度越小，但是向距地面越高的轨道发射卫星却越困难。因为向高轨道发射卫星，火箭克服地球对它的引力消耗的能量多.所以发射卫星需要的速度较大。
?
知识点2人造地球卫星
1.人造卫星的运行轨道
卫星绕地球运行的轨道可以是椭圆轨道也可以是圆轨道。
卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的个焦点,其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律。卫星绕地球沿圆轨道运动时，由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以地心必然是卫星圆轨道的圆心。卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，也可以和赤道平面垂直，还可以和赤道平面成任一角度。
知识点2人造地球卫星
2.人造地球卫星的运动学特征
人造地球卫星的两个速度
①发射速度:指将人造卫星送人预定轨道运行所必须具有的速度。卫星离地面越高,卫星的发射速度越大。
②绕行速度:指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。根据v=????????????可知,卫星越高，半径越大，卫星的绕行速度就越小。
?
知识点2人造地球卫星
易错分析
易错1.对人造卫星运行规模理解失准而致错
1.对人造卫星运行的动力学条件理解不透彻而致错
2.对人造卫星运行的运动学规律不熟悉而致错
易错2.不善于建立圆周运动的追及与相遇运动模型
1.受直线运动追及问题求解思维影响，将圆周运动追及问题按直线类处理
2.不能从离心或向心运动角度分析变轨运动类问题
1.“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料.设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，下列说法中正确的是
A.同步卫星距地面的高度是地球半径的(n－1)倍
地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，所以同步卫星距地面的高度是地球半径的(n－1)倍，A正确；
同步卫星与地球赤道上的物体具有相同的角速度，根据v＝rω知，同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的n倍，C错误；
课堂练习
1．?已知地球半径约为火星半径的2倍,地球密度约为火星密度的1.5倍,则地球第一宇宙速度与火星第一宇宙速度的比值为( )
A． B． C． D．
答案：A
解析：根据万有引力提供向心力,得：
则第一宇宙速度为：
又由得
所以地球第一宇宙速度与火星第一宇宙速度的比值为，
故A正确，BCD错误。
故选：A。
2．如图为人造卫星轨道的示意图,则卫星(???)
A.在a轨道运动的周期为24h
B.在b轨道运动的速度始终不变
C.在c轨道运行的速度大小始终不变
D.在c轨道运行时受到的地球引力大小是变化的
答案：D
解析：同步卫星的运行周期为24小时,即相对地球静止,所以只能在赤道平面内,A错误;b轨道内的卫星做圆周运动,其速度方向时刻变化,所以其速度时刻变化着,B错误;c轨道为椭圆轨道,根据 ,可知在近地点速度大,在远地点速度小,根据 ,同一卫星在近地轨道受到的引力大,在远地轨道受到的引力小,C错误D正确.
3．我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发生“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是( )
A、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接
B、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接
C、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
D、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
答案：C
解析：A. B. 在同一轨道上运行加速做离心运动，减速做向心运动均不可实现对接。则AB错误
C. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，则其做离心运动可使飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接。则C正确
D. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，则其做向心运动，不可能与空间实验室相接触。则D错误。
故选：C
Thank You!