《金榜课件》必修二 第六章 万有引力与航天 第5节 宇宙航行 （教学课件+素材）（2份打包）

5 宇宙航行 嫦娥奔月 敦煌的飞天壁画 外国人的“飞天”梦 如何应用万有引力定律的知识实现人类的飞天梦想呢？ 1.了解人造卫星的有关知识。 2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。（重点） 3.通过实例，了解人类对太空的探索历程。 思考：抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星、月亮没有落下来必须具备什么条件？ 牛顿的人造卫星原理图 探究问题一：以多大的速度抛出一个物体，它才会绕地球 表面运动不会落下来？(已知Ｇ=6.67×10-11N·m2/kg2 , 地球 质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km) 法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力 （若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2） 法二：重力提供物体作圆周运动的向心力 一、宇宙速度 1.第一宇宙速度（v=7.9km/s）：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。 探究问题二：第一宇宙速度的含义 向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个难度大？ 哪个需要的发射速度大？为什么？ 高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么? 结论：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。 2.第二宇宙速度（大小：v=11.2km/s ）：当物体的速度大于或等于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。 3.第三宇宙速度（大小：v=16.7km/s ）：如果物体的速度大于或等于16.7km/s，物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外。 例1.发射一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,如果它的轨道半径是地球半径的4倍,它的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍？ 解:由万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力得 设第一宇宙速度为v1,卫星的轨道速度为v2 它的轨道速度是第一宇宙速度的0.5倍 练习1.A星球的第一宇宙速度为9km/s，已知B星球的质量是A星球质量的1/81，A星球半径是B星球半径的4倍，则在B星球上发射“近地卫星”的环绕速度约为多少？ 解:由 由 得 例2.关于第一宇宙速度，下列的说法中正确的是( ) A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度 C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D.它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度 BC 二、梦想成真 1.人造卫星运行的动力学方程（r—v—ω—T） 地球 思考：对于绕地球运动的人造卫星： （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 2.人造地球卫星的运行轨道 所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上(为什么？）运行 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。 3.地球同步卫星（通讯卫星） 地球同步卫星：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星，又叫通讯卫星。 三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。 练习2.求同步卫星离地面的高度 h 地球同步卫星能否位于厦门正上方某一确定高度h处？ 同步卫星的特点 ①同步卫星与地面相对静止，与地球自转同步，周期为24h。 ②同步卫星运行方向与地球自转的方向相同。 ③同步卫星只能运行于赤道上方固定高度上，且其周期、角速度、线速度、向心加速度均为定值。 例3. 同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫 星（    ） A.它可以在地面上任一点的正上方，且离地心距离可按需要选择不同的值 B.它可以在地面上任一点的正上方，但离地心距离是 一定的    C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值 D.它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的 D 1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。当时，上亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗，他在月球上迈出了一小步，却是人类迈出的一大步。 4.世界航天 2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在重返地面的过程中突然发生解体燃烧，航天飞机上的七名宇航员，包括六名美国人及一名以色列人全部遇难。 无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。 这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦想，标志着中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家，为进一步的空间科学研究奠定了坚实的基础。 1992年，中国载人航天工程正式启动。2003年10月15日9时，我国“神舟”五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送入太