7.4 宇宙航行- 【物理优课PPT】高中物理必修第二册同步PPT课件（人教版2019）

人教版 高中物理必修第二册 授课老师：* * * 学习目标 1.知道三个宇宙速度的含义，会计算第一宇宙速度。 ⒉.理解人造卫星的运行规律，掌握近地卫星、同步卫星的区别。 3.了解人类探索太空的历史、现状及其未来发展的方向。 核心素养要求 核心素养呈现 宇宙航行 物理观念 宇宙速度 科学思维 科学探究 人造地球 卫星规律 科学 态度 与责任 载人航天 天空探索 地 gr 2 课程导入 课程导入 一、牛顿关于卫星的设想 地面上抛出的物体,由于受到地球引力的作用,最终都要落回到地面。 1.月球也要受到地球引力的作用,为什么月亮不会落到地面上来? 由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转,此时月球受到的地球引力,用来充当绕地球运转的向心力,故月球不会落到地面上来. 一、牛顿关于卫星的设想 平抛运动演示 让物体做平抛运动初速度逐渐增大 一、牛顿关于卫星的设想 从高山上水平抛出物体，速度越大，落地点离山脚越远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗永远绕地球运动的人造卫星。 牛顿人造卫星原理图 方法一 万有引力提供物体作圆周运动的向心力 二、宇宙速度 思考 以多大的速度将物体抛出，它才会成为绕地球表面运动的卫星? g=9.8m/s2，R=6400km，代入数据得： 方法二 地表附近，重力近似等于万有引力 二、宇宙速度 由此可见：v=7.9km/s，这就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的最小发射速度，称为：第一宇宙速度 　（２）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动 说 明 （１）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转 二、宇宙速度 探究: 若卫星的发射速度大于7.9km/s ，会怎样呢？ P v=7.9km/s 11.2>v>7.9 v>11.2km/s v3=16.7km/s v2=11.2km/s 二、宇宙速度 v1=7.9km/s 地球 11.2km/s>v>7.9km/s 2、第二宇宙速度：　　　 →人造行星 3、第三宇宙速度： →人造恒星 1、第一宇宙速度： →人造卫星 二、宇宙速度 例1 某人在一星球上以速率 v 竖直上抛一物体，经时间 t 后,物体以速率 v 落回手中。已知该星球的半径为 R ，求该星球上的第一宇宙速度。 第一宇宙速度为卫星在其表面附近做匀速圆周运动的线速度卫星的重力提供向心力，则： 解析：星球表面的重力加速度： 该星球表面的第一宇宙速度为： 三、人造地球卫星运行的规律 1 2 4 3 思 考 将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，你能推出卫星环绕速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系吗？ 三、人造地球卫星运行的规律 人造卫星运行的动力学方程 三、人造地球卫星运行的规律 地球 （1）离地面越高，向心力越_____. （2）离地面越高，线速度越_____. （3）离地面越高，周期越_____. （4）离地面越高，角速度越____. 小 大 小 小 思考：对于绕地球运动的人造卫星 第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度. 三、人造地球卫星运行的规律 例2 探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比( ) A . 轨道半径变小 B . 向心加速度变小 C . 线速度变小 D . 角速度变小 A 三、人造地球卫星运行的规律 例3 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（ ） BD A . b 所需向心力最大 B . b、c 周期相等，且大于 a 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 a c b 地 球 四、人造地球卫星 各种各样的卫星…… 四、人造地球卫星 赤道轨道 极地轨道 其它轨道 四、人造地球卫星 人造地球卫星的运行轨道 三类人造地球卫星轨道： ① 赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方 ② 极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空 ③ 一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。 所有卫星都在以地心为圆心的圆或椭圆轨道上 四、人造地球卫星 地球同步卫星 相对于地面静止的，和地球具有相同周期的卫星，T=24h，因为地球同步卫星主要用于通信等方面，故地球同步卫星又叫通信卫星 F1 F3 F2 四、人造地球卫星 若同步卫星离地面高度 h h 四、人造地球卫星 特 点 ⑹ 定加速度：由于同步卫星高度确定，其轨道半径即确定