7.4 宇宙航行 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

人教版普通高中物理 必修二 7.4宇宙航行 嫦娥奔月 敦煌飞天壁画 万户飞天 古老的飞天梦想：“挟飞仙以遨游，抱明月而长终”，回望中国人的飞天路,从远古女娲补天、嫦娥奔月、牛郎织女等神话传说,到明代万户进行人类最早的固体火箭升空试验,中国人的飞天梦已做了几千年。 而今,中国航天技术和航天事业取得了长足的发展,拉开了中国人遨游太空,探索宇宙的序幕。 如图所示,在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中,牛顿设想: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。你知道这个速度究竟有多大吗? 思考： 如图，设想有一颗人造地球卫星紧贴地球表面做匀圆运动，其所需向心力由地球对卫星的吸引力提供或卫星的重力提供 1.第一宇宙速度的推导 一、宇宙速度 2.对第一宇宙速度的理解 ②任何天体均有它的第一宇宙速度. ①第一宇宙速度V1=7.9km/s既是最小的发射速度，也是最大的环绕速度，是环绕天体紧贴中心天体表面的运行速度即近地卫星的线速度. 注：轨道越高运行速度越小，因需克服地球引力做功，需要的发射速度反而越大。环绕速度VⅠ>VⅡ>VⅢ发射速度Vⅰ<Vⅱ<Vⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 4.第三宇宙速度(逃逸速度):v3= 16.7km/s,是物体挣脱太阳的引力束缚需要的最小发射速度。 观看发射速度和轨迹的关系视频并总结 5.宇宙速度与运动轨迹的关系 ①v发＝7.9km/s时，卫星绕地球表面做匀速圆周运动. ②7.9km/s<v发<11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆. ③11.2 km/s≤v发＜16.7km/s，卫星绕太阳运动的轨迹为椭圆. ④v发≥16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系以外的空间. 三、人造地球卫星 1.卫星的轨道 ①赤道轨道:轨道在赤道所在平面内。 ②极地轨道:平面与赤道平面垂直,卫星经过两极上空。 ③其他轨道:轨道平面与赤道平面成一定角度,且轨道的圆心都在地球的球心。 注：卫星轨道圆心一定与地球球心重合。 2.人造卫星的运行参量： 卫星轨道半径越大，线速度、角速度、向心加速度都越小，周期越大。 ①高轨低速大周期 ②一定四定，一变四变 注：对于人造卫星r、v 、ω、T、an五个物理量，有一个是定值，其余四个量的大小就为定值，有一个发生变化其余四个大小就发生变化。 例：对于人造卫星，当ω一定时，据v=rω知，r扩大为原来的2倍，v也扩大为原来的2倍。（ ） × 3.同步卫星 ①轨道平面与赤道平面共面，且与地球自转的方向相同. ②周期与地球自转周期相等，T=24h ③高度固定不变，h＝3.6×107 m. ④运行速率均为v＝3.1 km/s. 1.同一中心天体的两颗行星，公转半径越大，向心加速度越大.(　　) 2.同一中心天体质量不同的两颗行星，若轨道半径相同，速率不一定相同.(　　) 3.近地卫星的周期最小.(　　) 4.地球同步卫星根据需要可以定点在北京正上空.(　　) 5.极地卫星通过地球两极，且始终和地球某一经线平面重合.(　　) 6.不同的同步卫星的质量不一定相同，但离地面的高度是相同的.(　　) 7.同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度。 ( ) √ × × × × √ 判断正误 √ 四、载人航天与太空探索 人类一直有“飞天”的梦想，万有引力定律的发现，不仅破解了天上行星的运行规律，也为人类开辟了上天的理论之路。随着技术的进步，人类迈向太空的脚步越来越大，越来越坚实。 “That’s one small step for man, one giant leap for mankind.”- Neil Armstrong (20 July,1969) 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2021年底，我国已经将12名航天员送入太空，包括两名女航天员。 课堂精练 √ √ √ 3.已知地球的质量约为火星质量的10倍,地球的半径约为火星半径的2倍,则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为(　　) A.3.5 km/s　　 B.5.0 km/s C.17.7 km/s　　 D.35.2 km/s √ √ √ √ √ √ √ 感谢聆听 Lavf57.62.100 $