资源简介

(共36张PPT)
7.4 宇宙航行
高中物理必修第二册课件
主讲老师：xxx
高中物理必修第二册课件
宇宙速度
人类航天探索历程
常见的人造卫星
人造卫星的参数
新课引入
01.
高中物理必修第二册课件
从嫦娥奔月到万户飞天，从阿波罗11号登月到天问一号的火星之旅，人类一直在为“飞天”梦想努力着。
新课引入
02.
高中物理必修第二册课件
实际上，早在 1687 年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿就设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。
A
v
你知道这个速度有多大吗？
宇宙速度
第一部分
第一宇宙速度
01.
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算一算：以多大的速度抛出物体，它才会绕地球表面运动，不会掉下来？
（忽略太阳对物体的引力。已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2，地球质量M=6×1024kg，地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2）
这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度， 叫作第一宇宙速度（环绕速度）。
思考与讨论
02.
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物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，可近似认为向心力是由重力提供的，有：
对第一宇宙速度的理解
03.
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发射卫星的轨道越高，需要克服万有引力的阻碍作用越多，所以发射速度需要增加。
1.是航天器成为卫星的最小发射速度
2.是卫星的最大环绕速度
第二宇宙速度
04.
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理论研究指出，在地面附近发射飞行器，如果速度大于 7.9 km/s，又小于 11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。当飞行器的速度等于或大于 11.2 km/s 时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把 11.2 km/s叫作第二宇宙速度（逃逸速度）。
第三宇宙速度
05.
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达到第二宇宙速度的飞行器还无法脱离太阳对它的引力。在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于 16.7 km/s， 这个速度叫作第三宇宙速度（脱离速度）。
三个宇宙速度的对比
06.
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数值 意义
第一宇宙速度 7.9km/s (1)卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度(2)人造卫星的最小地面发射速度
第二宇宙速度 11.2km/s 使卫星挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度
第三宇宙速度 16.7km/s 使卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度
巨大的挑战
07.
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牛顿虽然早就预言了人造地球卫星，但因发射需达到很大的速度，这对于人类是一个巨大的挑战。直到多级火箭研制成功，才为人造地球卫星的发射创造力条件。
人类航天
探索历程
第二部分
第一人造卫星发射成功
01.
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1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星——“卫星1号”被送到了外层空间。这是人类第一次冲破重力的束缚，自由自在地探测宇宙空间。苏联的这一划时代成就当即在西方世界引发了一场“卫星地震”……
人类首次进入太空
02.
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1961年4月12日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时108 min，然后重返大气层，安全降落在地面，铸就了人类首次进入太空的丰碑。
人类登月成功
03.
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1969年7月16日9时32分，运载阿波罗11号飞船的土星5号火箭在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。7月20日下午10时56分，指挥长阿姆斯特朗小心翼翼地踏上月面，并说出了那句载入史册的名言：“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大的飞跃。”
中国第一颗人造地球卫星发射成功
04.
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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。东方红一号卫星于1958年提出预研计划，1965年正式开始研制，于1970年4月24日在酒泉卫星发射中心成功发射。使中国成为继苏、美、法、日之后世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。
中国载人航天
05.
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举世瞩目的成就
06.
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空间实验室
天问一号
中国航天之父——钱学森
07.
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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，“中国科制之父”和“火箭之王”，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。
曾任美国麻省理工学院和加州理工学院教授。1950年钱学森回国受阻，并受美国方面监禁，1955年，在毛泽东主席和周恩来总理的争取下回到中国。
（1911.12.11－2009.10.31）
常见的
人造卫星
第三部分
人造卫星的轨道
01.
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1.赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面，卫星始终处于赤道正上方。
3.任意轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度。
2.极地轨道：卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。
卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道可分为三类：
近地卫星
02.
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指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。
静止卫星的轨道
03.
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指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球做匀速圆周运动，周期T=24h。
所有的静止卫星只能分布在赤道正上方的一个确定轨道，即同步卫星轨道平面与赤道平面重合。
静止卫星的几个一定
04.
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轨道平面一定：赤道平面
周期与角速度一定：T=24h
轨道半径一定:r=6.6R
线速度大小一定:v=3.08km/s
运转方向一定:自西向东
向心加速度的大小一定:
同步卫星的用途
05.
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主要用于通信，故也称通信卫星。3颗同步卫星可实现全球覆盖,为了使同步卫星之间不相互干扰，大约3°左右才能放置一颗同步卫星，也就是说，地球上空只能放下120颗同步卫星。截止2012年，已发射100多颗。
人造卫星
的参数
第四部分
人造卫星与月球参数对比
01.
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h=3.6××107m
r=4.2××107m
v=3.08km/s
T=24h
h=3.8××108m
r≈3.8××108m
v=1km/s
T=27.3天
h≈0
r=6.4××106m
v=7.9km/s
T=84分钟
同步卫星
近地卫星
月球
三种不同轨道卫星的参数对比
02.
高中物理必修第二册课件
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三种不同轨道卫星的参数对比
03.
卫星发射和回收过程的超失重
04.
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发射
加速上升
超重
回收
减速下降
超重
视频学习——中国航天
05.
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课堂小结
宇宙速度
同步卫星
第一宇宙速度
载人航天与太空探索
v1=7.9km/s
v2=11.2km/s
v3=16.7km/s
最小发射速度
最大运行速度
相对于地面静止的，跟地球自转同步的卫星，同步卫星也叫通讯卫星。
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例题1
例题精选
01.
卫星定位导航系统使人们可以更顺利地到达目的地，我国“北斗三号”导航系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍，则该地球静止轨道卫星（　　）
A．发射速度一定大于11.2 km/s
B．线速度一定小于7.9 km/s
C．轨道可能是椭圆
D．可以经过苏州正上空
【参考答案】B
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例题2
例题精选
02.
如图，有a、b、c、d四颗卫星，a未发射，在地球赤道上随地球一起转动，b为近地轨道卫星，c为地球同步卫星，d为高空探测卫星，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，重力加速度为g，则下列关于四颗卫星的说法正确的是（　　）
A．a卫星的向心加速度等于重力加速度g
B．b卫星与地心连线在单位时间扫过的
面积等于c卫星与地心连线在单位时间扫过的面积
C．b、c卫星轨道半径的三次方与运行周期平方之比相等
D．a卫星的运行周期等于d卫星的运行周期
【参考答案】C
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