7.4宇宙航行 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

7.4宇宙航行 人教版高中物理必修第二册 恒星 位置固定 行星 位置不固定 1 嫦娥奔月 敦煌飞天壁画 万户飞天 古老的飞天梦想 中国第一颗人造地球卫星东方红一号 学习目标 7.4宇宙航行 1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。 2.了解发射速度和环绕速度的区别和联系。 3.知道同步卫星和其他卫星的区别，会分析人造地球卫星的运动和受力情况，并能解决涉及人造地球卫星运动的问题。 4.了解宇宙航行的的发展历程，感受人类对客观世界不断探索的精神和情感。 物体初速度达到多大时就可以发射成为一颗人造卫星呢? 牛顿曾设想，从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，则落点一次比一次远，如果速度足够大， 物体就不再落到地面上来，它将绕地球运动，成为一颗人造地球卫星。 (1)建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动 (2)基本思路：向心力由地球对卫星的万有引力提供 请计算：已知地球半径 R = 6400 km，地球质量 M = 6.0×1024 kg，卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度有多大？ 一、宇宙速度 一、宇宙速度 第一宇宙速度 思考：有人说，第一宇宙速度也可用（式中g为重力加速度，R为地球半径）算出，你认为正确吗？ 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，可近似认为万有引力等于重力，即向心力是由重力提供的，有： 一、宇宙速度 公式也适用于其它天体有关第一宇宙速度的计算问题。 (1)定义：是人造卫星(或航天器)近地环绕地球做匀速圆周运动的速度。 (M为地球质量；R为地球球体半径) (2)公式： (g为地球表面重力加速度；R为地球球体半径) 地球的第一宇宙速度大小为7.9km/s。 1.第一宇宙速度 一、宇宙速度 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（脱离速度）。 第二宇宙速度 一、宇宙速度 速度大于7.9km/s，小于11.2 km/s时绕地球运行轨迹是椭圆。 当飞行器速度等于或大于 16.7 km/s时，就会挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外， 这个速度叫作第三宇宙速度（逃逸速度）。 第三宇宙速度 一、宇宙速度 宇宙速度 数值 物理意义 第一宇宙速度 7.9km/s 第二宇宙速度 11.2 km/s 第三宇宙速度 16.7 km/s 一、宇宙速度 1.地球表面发射卫星的最小发射速度 挣脱地球引力束缚的最小发射速度 挣脱太阳引力束缚的最小发射速度 2.卫星在地球表面做圆周运动的最大运行速度 1．(多选)下列关于三种宇宙速度的说法正确的是(　 　) A．第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2 B．美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度 C．第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度 D．第一宇宙速度(7.9 km/s)是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度 巩固提升 CD 巨大的挑战 牛顿虽然早就预言了人造地球卫星，但因发射需达到很大的速度，这对于人类是一个巨大的挑战。直到多级火箭研制成功，才为人造地球卫星的发射创造力条件。 二、人造地球卫星 二、人造地球卫星 1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星——“卫星1号” 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。 中国航天之父：钱学森 二、人造地球卫星 在地球的周围，有许多的卫星在不同轨道上绕地球转动。请思考： （1）这些卫星运动所需要的向心力由什么力提供？ （2）这些卫星的轨道平面有什么特点？ 万有引力 轨道平面圆心与地心重合 1.赤道轨道：卫星始终处于赤道正上方。 3.其他轨道：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。 根据卫星的向心力的来源，可知圆心不在地心的卫星是不存在的，所以卫星轨道分为以下三类： 人造卫星的轨道 二、人造地球卫星 1、周期： 特殊的人造卫星 同步卫星： 二、人造地球卫星 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。 问题2.试计算同步卫星距地面高度H 问题1.分析同步卫星的周期，轨道平面，绕行方向有何特点 M=6×1024kg R=6400km， 与赤道平面重合 自西向东 T=24h 二、人造地球卫星 二.同步卫星： 周期 绕行方向 轨道平面