第7章 4 宇宙航行-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步全程学习课件PPT（人教版）

4　宇宙航行 物理 [定位·学习目标] 1.了解人造地球卫星的最初构想,会推导第一宇宙速度。 2.知道同步卫星和其他卫星的区别,会分析人造地球卫星的受力和运动情 况,并解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。 3.了解发射速度与环绕速度的区别和联系,理解天体运动中的能量观。 4.了解宇宙航行的历程和进展,感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。 物理 探究·必备知识 突破·关键能力 提升·核心素养 检测·学习效果 物理 探究·必备知识 知识点一　宇宙速度 探究新知 1.牛顿的设想 如图所示,把物体从高山上水平抛出,如果抛出速度 ,物体就不会落回地面,它将绕地球运动,成为 。 足够大 人造地球卫星 物理 匀速 圆周 万有引力 地球半径R mg 物理 (3)三个宇宙速度及含义。 项目 数值 意义 第一宇 宙速度 km/s 卫星在地球表面附近绕地球做 的速度 第二宇 宙速度 km/s 使卫星挣脱 引力束缚的最小地面发射速度 第三宇 宙速度 km/s 使卫星挣脱 引力束缚的 地面发射速度 7.9 匀速圆周运动 11.2 地球 16.7 太阳 最小 物理 想想议议 物理 知识点二　人造地球卫星和载人航天与太空探索 探究新知 1.人造地球卫星:如果抛出速度 ,物体就不会落回地面,它将绕地球运动,成为人造地球卫星。 2.地球同步卫星:地球同步卫星位于 上方高度约36 000 km处,周期与地球自转周期 。其中一种的轨道平面与赤道平面成0度角,运动方向与地球自转方向相同。因相对地面静止,也称静止卫星。 足够大 地面 相同 物理 3.1957年10月,世界上第一颗人造地球卫星发射成功。 1969年7月,美国阿波罗11号飞船登上月球。 自2013年6月起,神舟飞船先后与天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室成功完成交会对接试验。 2021年4月29日,具备长期自主飞行能力的天和核心航成功发射,标志着中国空间站在轨组装建造全面展开。 物理 想想议议 在赤道平面上运行的卫星都是同步卫星吗?运行周期为24 h的卫星一定是同步卫星吗? 答案:在赤道平面上的卫星中,转动半径大于同步卫星半径的卫星周期大于24 h,转动半径小于同步卫星半径的卫星周期小于24 h,都不是同步卫星。若周期为24 h的卫星不在赤道平面上,则不是同步卫星。 物理 突破·关键能力 要点一　宇宙速度 情境探究 探究:(1)不同天体的第一宇宙速度是否相同?第一宇宙速度的决定因素是什么? (2)把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小? 答案:(2)越大。向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难,因为发射卫星要克服地球对它的引力。 物理 要点归纳 宇宙速度是在地球上满足不同要求的卫星发射速度,并非卫星的运行速度。 1.第一宇宙速度(环绕速度) (1)“最小发射速度”:如果发射速度低于第一宇宙速度,因为受到地球引力作用,发射出去的卫星就会再回到地球上,所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。 物理 2.第二宇宙速度(脱离速度) 在地面附近发射飞行器,使之能够克服地球的引力,永远离开地球所需的最小发射速度,其大小为11.2 km/s。当发射速度7.9 km/s<v0<11.2 km/s时,飞行器绕地球运行的轨道是椭圆,且在轨道不同点速度大小一般不同。 3.第三宇宙速度(逃逸速度) 在地面附近发射飞行器,使之能够挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系外的最小发射速度,其大小为16.7 km/s。 物理 典例研习 [例1] 某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体,经时间t物体又以速率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。 [解题素养] 第一宇宙速度是环绕星球表面运行的线速度,即对应的轨道半径为该星球的半径,且重力就等于该星球对其的万有引力。 物理 规律方法 物理 [即时训练1] (多选)第一宇宙速度是物体在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的速度,下列说法正确的是(　 　) A.被发射的物体质量越大,第一宇宙速度越大 B.被发射的物体质量越小,第一宇宙速度越大 C.第一宇宙速度与被发射物体的质量无关 D.第一宇宙速度与地球的质量有关 CD 物理 要点二　人造地球卫星 情境探究 在地球的周围,有许多的卫星在不同的轨道上绕地球转动如图。 探究:(1)这些卫星的轨道平面有什么特点? 答案:(1)卫星的向心力由地球的万有引力提供,故所有卫星的轨道平面都经过地心。 (2)这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢? 物理 要点归纳 1.卫星的轨道 (1)卫星绕地球运行的轨道可以是椭圆轨道,也可以是圆轨道。 (2)