资源简介

(共30张PPT)
第4节
宇宙航行
第七章
万有引力与宇宙航行
2020-2021学年度人教版高中物理必修2
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。
导入新课
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
导入新课
一、宇宙速度
思考：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？
（已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2，地球质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）。
讲授新课
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：
一、宇宙速度
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
第一宇宙速度v1=7.9km/s
一、宇宙速度
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）。
第二宇宙速度v2=11.2km/s
一、宇宙速度
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）。
第三宇宙速度v3=16.7km/s
一、宇宙速度
三个宇宙速度
一、宇宙速度
嫦娥5号
天问一号
二、人造卫星
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。
1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。
二、人造卫星
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。
中国航天之父
中国航天之父：钱学森（1911.12.11－2009.10.31）
人造地球卫星的轨道
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：
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。
人造地球卫星的运行参量
1、近地卫星：
指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。
人造地球卫星的分类
2、同步卫星：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
（1）所有的同步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。
人造地球卫星的分类
（2）同步卫星的“六个一定”
①轨道平面一定：赤道平面
②周期与角速度一定：T=24h
⑤运转方向一定:自西向东
③轨道半径一定:r=6.6R
④速度大小一定:v=3.08km/s
⑥向心加速度的大小一定:
人造地球卫星的分类
（3）同步卫星的用途：
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。
人造地球卫星的分类
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
人造卫星与月球参数
近地卫星、同步卫星与赤道上物体的比较
近地卫星、同步卫星与赤道上物体的比较
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
液体压强计
人造卫星的超重和失重
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。
载人航天与太空探索
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。”
载人航天与太空探索
2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后安全降落。这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家。在载人航天方面，继神舟五号之后，截至2017年底，我国已经将11名(14人次)航天员送入太空，包括两名女航天员。
载人航天与太空探索
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视频学习：嫦娥五号任务全过程
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视频学习：天问一号任务全过程
宇宙航行
宇宙速度
第一宇宙速度（环绕速度）:
第二宇宙速度（逃逸速度）:
第三宇宙速度（脱离速度）:
v2=11.2km/s
v1=7.9km/s
v3=16.7km/s
同步卫星
第一宇
宙速度
最小发射速度
最大运行速度
定义：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。
特点：六个一定
载人航天与太空探索
课堂小结
谢谢聆听

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