资源简介

(共27张PPT)
必修 第二册 第七章 万有引力与宇宙航行
宇宙航行
观看视频思考：如何使神舟十五号载人飞船在太空中稳定运行呢？
牛顿的设想
这个速度至少要多大？
建立什么模型分析？
一、宇宙速度
1.建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动
2.基本思路：向心力由地球对卫星的万有引力提供
思考1：已知地球半径 R =6400 km，地球质量 M = 6.0×1024 kg，G=6.67 ×10-11 Nm2/Kg2 卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度有多大？
已知地球质量 M，物体质量 m,它到地心的距离为 r
生活中的圆周运动——汽车过拱桥
假设：在地球表面架设一座拱形桥（拱形桥半径等于地球半径R），当汽车速度多大时，汽车对拱形桥的压力为0？
思考2：汽车对拱形桥的压力为0，如果此时，将拱形桥拆去……
已知，g=9.8N/kg , R=6400km
汽车速度V=7.9km/s
3. 第一宇宙速度：
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)近地环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)
地球的第一宇宙速度大小为7.9km/s。
一、宇宙速度
思考3：
这个速度是所有卫星环绕地球运行的最大速度还是最小速度？
要发射卫星，速度要比这个大还是比这个小？
总结：
第一宇宙速度又称最小发射速度，最大环绕速度
一、宇宙速度
4.第二宇宙速度：11.2km/s
当物体（航天器）飞行速度达到11.2km/s时，就可以摆脱地球引力的束缚，飞离地球进入环绕太阳运行的轨道，不再绕地球运行。这个脱离地球引力的最小速度就是第二宇宙速度
5.第三宇宙速度：16.7 km/s
从地球起飞的航天器飞行速度达到16.7 km/s时，无需后续加速就可以摆脱太阳引力的束缚，脱离太阳系进入更广袤的宇宙空间。这个从地球起飞脱离太阳系的最低飞行初速度就是第三宇宙速度。
一、宇宙速度
总结：
发射速度v 运动情况
v﹤7.9km/s
v=7.9km/s
7.9km/s ﹤ v ﹤11.2km/s
11.2km/s≤v ﹤16.7km/s
16.7km/s ≤v
物体落回地面
物体在地面附近绕地
球做匀速圆周运动
物体绕地球运转，运
动轨迹是椭圆。
物体绕太阳运动
物体飞出太阳系
例题1：如图是关于地球表面发射卫星时的三种宇宙速度的示意图，椭圆轨道为某卫星的运动轨道，下列说法正确的是( )
A. 此卫星的发射速度大于第一宇宙速度
B. 此卫星在远地点的速度大于第一宇宙
速度
C. 若想让卫星进入月球轨道，发射速
度需大于第二宇宙速度
D. 若想让卫星进入太阳轨道，发射速
度需大于第三宇宙速度
A
一、宇宙速度
SpaceX星链计划
仰望星空，有时候看到的一闪一闪的不一定是星星，而是卫星……
二、人造地球卫星
1.我国的发射的卫星
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。
墨子号量子卫星
北斗导航卫星
按用途分类:通信卫星、气象卫星、导航卫星、预警卫星等
按轨道分类:极地卫星、赤道卫星、一般轨道
2、人造卫星的分类：
二、人造地球卫星
思考4：卫星绕地球做圆周运动的轨道平面有何特点？为什么？
二、人造地球卫星
2.不同轨道的地球卫星
总结：
无论哪种卫星，轨道平面圆心一定通过地球的球心
F引
F1
F2
赤道平面
北
南
西
小组合作探究：
（2分钟独立思考，3分钟讨论总结）
围绕同一中心天体，在不同轨道上稳定运行的卫星，线速度、角速度、周期和加速度与轨道半径有何关系？ 如何建立模型分析？
二、人造地球卫星
2.不同轨道的地球卫星
归纳小结：
轨道半径r越大，线速度 越小
轨道半径r越大，线速度 越小
轨道半径r越大，线速度 越小
轨道半径r越大，线速度 越大
高轨 低速 长周期
2.不同轨道的地球卫星
例题2、（多选)如图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相同，且小于c的质量，则(　 　)
A．b所需向心力最大
B．b、c周期相等，且大于a的周期
C．b、c向心加速度相等，且大于a的向心加速度
D．b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度
BD
飞的越高，飞的越慢
有没有一颗卫星转动一圈的时间与地球自转时间相同？
二、人造地球卫星
2.不同轨道的地球卫星
如今，人们的通信手段越来越多样，加强了世界的联系。要保证稳定通畅的通讯，需要同步卫星进行信号的传递！
二、人造地球卫星
思考5：
同步卫星轨道有何特点？
要发射一颗同步卫星，轨道的高度，线速度，角速度大小是确实数值吗？
3.地球同步卫星
(1)定义：相对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。
3.地球同步卫星
二、人造地球卫星
(1)定义：相对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。
(2)特点
①转动方向：
②周期：
③角速度：
和地球自转方向一致；
和地球自转周期相同，即T＝24 h；
等于地球自转的角速度；
二、人造地球卫星
④轨道平面一定：所有的同步卫星都在赤道的正上方，其轨道平面必须与赤道平面重合；
⑤高度一定：离地面高度固定不变(约3.6×104 km)
⑥速率一定：线速度大小一定。
【例题3】 我国中星11号商业通信卫星是一颗地球同步卫星,它定点于东经98.2度的赤道上空,关于这颗卫星的说法正确的是(　 　)
A.运行速度大于7.9 km/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绕地球运行的角速度小
D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等
B
三、载人航天与太空探索
1.世界其他国家的太空探索历史
苏联东方一号载人飞船进入太空
美国阿波罗登月
尤里.加加林成为进入太空的第一人
阿姆斯特朗成为了首次踏上月球的人
2003年10月15日9时，我国神州五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空，标志着我国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家。
三、载人航天与太空探索
2.我国的载人航天和太空探索
钱学森，世界著名科学家，空气动力学家，中国载人航天奠基人，“中国航天之父”。 由于钱学森回国效力，中国导弹、原子弹的发射向前推进了至少20年。
回顾我国载人航天30年
思考6：
如何将神舟十五号载人飞船发射到较高轨道呢？
作业
1、阅读课本拓展内容：航天事业改变人类的生活。进一步了解我国航天科技的成就。
2、思考：环绕卫星越高越慢与低轨道向高轨道变轨需要加速之间是否矛盾？说出你的理解。

展开更多......

收起↑