7.4 宇宙航行 课件 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

宇 宙 航 行 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，从高山上用不同的水平速度抛出物体，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。 牛顿设想的人造卫星原理图 伊萨克.牛顿(1643-1727) 问题？ 2.当速度足够大时，为什么物体会绕地球做圆周运动？ 1.水平抛出的物体为什么会落回地面上？ 问题探究1 F 我们从受力和运动的角度来分析一下： 物体绕地球做匀速圆周运动，物体受到地球的万有引力提供向心力，即： *抛出的速度为多大，物体才能成为人造地球卫星呢? 物体在地球附近绕地球运动时，太阳的作用可以忽略。 问题探究1 *抛出的速度为多大，物体才能成为人造地球卫星呢? R r h 设地球的质量为 ，物体的质量为 ，速度为 ，它到地心的距离为 由： F 解得： r=R+h 近地卫星距地面高度在100km--200km左右，远小于地球半径（6400km）。 一、宇宙速度 1.第一宇宙速度：物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度。 所以第一宇宙速度也称为“最小的发射速度” 要发射一颗人造地球卫星，发射速度就不能小于第一宇宙速度 思考与讨论1 高轨道卫星2与近地卫星1相比，哪个发射速度大？哪个运行速度大？ 人造地球卫星发射速度与运行速度是两个不同的概念 发射速度：被发射物体离开地面时的速度 运行速度：物体在稳定的轨道上绕地球转动的线速度 越大， 越小 1 2 第一宇宙速度是“最小发射速度”、“最大运行速度” 思考与讨论2 有人说，第一宇宙速度也可用 （式中 为重力加速度， 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，可近似认为向心力是由重力提供的 ，物体会挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外。 一、宇宙速度 2.第二宇宙速度： ，物体会克服地球的引力，永远离开地球。 当发射速度 时，物体绕地球运行的轨迹是椭圆。 3.第三宇宙速度： 假设在地面发射时，能够一次性使天问一号获得足够大的速度，为了能够到达火星，这个速度应该有多大？ 学以致用 由 知：轨道平面一定经过地球中心。 二、人造地球卫星 1.人造地球卫星的运行轨道 二、人造地球卫星 2.做匀速圆周运动人造卫星的运行规律 1 2 总结：⑴卫星运行情况（ 、 、 ）由 和 决定，与 无关； ⑵高轨低速大周期。 三、地球同步卫星 1.同步卫星：相对地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自西向东同步地做匀速圆周运动。 2.特点：T＝24 h；轨道平面与赤道平面重合。 3.同步卫星距地面高度 : 地球同步卫星只能在距离地面大约三万六千公里的轨道上运行，为了卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能大约有120颗。空间的位置是一种极其有限的资源。 三、地球同步卫星 地球同步卫星：定轨道、定高度、定周期、定速度 学以致用 例题：通信卫星大多是地球的同步卫星，下面关于同步卫星的说法中正确 的是（ ） A、所有的地球同步卫星都位于地球的赤道平面内 B、所有的地球同步卫星的质量都相等 C、所有的地球同步卫星绕地球作匀速圆周运动的角速度都相等 D、所有的地球同步卫星离地球的高度都相等 ACD 四、载人航天与太空探索 1961 年 4 月 12 日，苏联航天员加加林乘坐东方一号载人飞船进入太空，实现了人进入太空的梦想 1957 年 10 月 4 日，苏联发射世界上第一颗人造地球卫星 1969 年 7 月 16 日，阿波罗 11 号将人类送上了月球 我国的航天成就 1970 年 4 月 24 日，我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功 载人航天工程 2003年10月15日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空。 1992年，中国载人航天工程正式启动，三十年来，工程相继突破和掌握天地往返、空间出舱、空间交会对接等载人航天领域关键技术，开展了一系列空间科学实验与技术试验，成功将14名、23人次航天员送入太空，牢牢占据了世界载人航天的重要一席。 2022年6月5日发射神舟十四号载人飞船航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲搭乘神舟十四号飞船进入太空，在空间站进行为期6个月的驻留任务。 2019年，我国嫦娥四号飞船成功登陆月球背面，开创了人类飞船登陆并考察月球背面的新纪元。 探月工程 2020年7月23日，我国成功发射“天问一号”探测器，并在2021年2月10日顺利切入火星轨道。3个多月后，2021年5月15日，它携带“祝融”号巡视器登陆火星乌托邦平原，至今仍在正常运行当中。 深空探测 “载人航天精神”、“探月精神”已经纳入第一批中国共产党人精神谱系，伟大的事业孕育伟大的精神，伟大的精神推动伟大的事业。 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $$