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

nullnullnullnullnull 教师： 日期： 月 日 7.4 宇宙航行 物理雾里悟理 牛顿的设想 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！ ——牛顿的设想，《自然哲学的数学原理》 这个速度至少要多大？ 建立什么模型分析？哪些是主要因素？哪些是次要因素？ 一、宇宙速度 站立式 讨论： 物理雾里悟理 一、宇宙速度 即 你会算吗？：已知地球质量为 5.98×1024 kg，近地卫星在 100 〜 200 km的高度飞行，远小于地球半径（6 400 km），可以近似用地球半径 R 代替卫星到地心的距离 r，计算下这个速度要多少？ 黄金代换 物体在地球附近绕地球运动时，受到地球的引力作用提供向心力。 物理雾里悟理 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 议一议： 这个速度是所有卫星的最大速度还是最小速度？ 要发射卫星，速度要比这个 大还是比这个小？ 第一宇宙速度又称最小发射速度，最大环绕速度 还有没有其他发射卫星的速度？ 一、宇宙速度 物理雾里悟理 1.第一宇宙速度：（环绕速度） （1）概念：物体发射速度为7.9km/s，称为第一宇宙速度，也称环绕速度。 （2）状态和特点：只能贴近地球做匀速圆周运动，既是绕地匀速圆周运动的最大环绕速度，也是克服引力做功最少的最小发射速度，成为人造卫星。 注意：宇宙速度都是针对发射速度；以上三个宇宙速度都是地球上的宇宙速度， 不同中心天体三个宇宙速度也不相同。． 3.第三宇宙速度：（逃逸速度） （1）概念：物体发射速度为16.7km/s，称为第三宇宙速度 （2）状态和特点：摆脱太阳引力，逃出太阳系，成为自由天体。 2.第二宇宙速度：（脱离速度） （1）概念：物体发射速度为11.2km/s，称为第二宇宙速度 （2）状态和特点：脱离地球引力，不再绕地球运行。 一、宇宙速度 物理雾里悟理 例： 1、如图是关于地球表面发射卫星时的三种宇宙速度的示意图，椭圆轨道为某卫星的运动轨道，下列说法正确的是( ) A. 此卫星的发射速度大于第一宇宙速 度 B. 此卫星在远地点的速度大于第一宇 宙速度 C. 若想让卫星进入月球轨道，发射速 度需大于第二宇宙速度 D. 若想让卫星进入太阳轨道，发射速 度需大于第三宇宙速度 A 物理雾里悟理 2、关于第一宇宙速度，下面说法中错误的是(  )  A.它是人造地球卫星绕地飞行的最小速度 B.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度V C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度V D.从人造卫星的环绕地球运转的速度可知，把卫星发射到越远的地方越容易       AD 例： 物理雾里悟理 二、人造地球卫星 A B C D 依据：卫星做圆周运动的向心力必须指向地心 卫星运动轨道特点： 卫星轨道平面一定经过地球中心，卫星围绕地球的中心做匀速圆周运动。 如图所示，A、B、C、D四条轨道中不能作为卫星轨道的是哪一条？ 物理雾里悟理 不同轨道的卫星运动规律有何特点？ 可见：v、ω、T 与 r 为 一 一对应关系 运行的卫星，轨道半径越大，角速度越小、线速度越小，周期越长。 议一议：卫星运动的线速度、角速度和周期与轨道半径的关系？ 如何建立模型分析？ 飞的越高，飞的越慢 有没有一颗卫星转动一圈的时间与地球自转时间相同？ 物理雾里悟理 赤道轨道 极地轨道 倾斜轨道 地球同步卫星 物理雾里悟理 3、 如图所示，a、b、c 是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b 质量相同，且小于c 的质量，则（ ） A . b 所需向心力最大 B . b、c 周期相等，且大于a 周期 C . b、c 向心加速度相等，且大于a 的向心加速度 D . b、c 的线速度大小相等，且小于a 的线速度 a c b 地球 BD 例： 物理雾里悟理 三、地球同步卫星 地球同步卫星：是指相对于地心静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动。 试一试： 同步卫星轨道有何特点？ 要发射一颗同步卫星，需要定点到什么高度？ 已知： 地球质量M=5.98×10²⁴ kg， 地球半径R=6400km 所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上 ，即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，卫星离地面高度为定值，离地高度约为 h=6R=3.6×107m 物理雾里悟理 $$nullnullnullnull