3.4 人造卫星 宇宙速度 课件-2024-2025学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册

3.4 人造卫星 宇宙速度 年 级：高一 学 科：物理(教科版) 1 学习模块 2 宇宙速度 1 人造卫星 目 录 2 探索历程 3 嫦娥五号的发射 4 嫦娥五号的发射 嫦娥五号到达月球的运行轨迹是什么样的呢？同学们试着画一画。 5 将物体从高处水平抛出，物体最终会落在地面上，如果增大抛出的速度，物体的运动距离怎么变？如果速度非常大，将是什么情况？ 牛顿的设想 6 1895年，俄国齐奥尔科夫斯基提出了制造并发射人造地球卫星的设想，成就了人类的航天梦。 1957年10月4日，苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道。 宇航天文学之父 齐奥尔科夫斯基 7 人造卫星 1.按用途分类:通信卫星、气象卫星、导航卫星、预警卫星等 8 赤道卫星 极地卫星 其他卫星 地球卫星轨道和地球位置关系有什么共同特征？ 2.按运行轨道分： 9 椭圆轨道卫星 10 卫星绕地球运行的轨道的可能是D吗？你能解释原因吗？ A B C D 思考问题 11 人造卫星的两个速度 （1）发射速度：是指被发射物体从地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物体仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道。 （2）环绕速度（也叫运行速度）：是指卫星在进入运行轨道后绕地球运动的线速度。 12 理想化处理 13 （1）已知地球的质量为M=6.0x1024kg，卫星的质量为m，飞行的速度为v，它到地心的距离为r，试推导要使它绕地球旋转不落回地球速度至少多大？(若为近地飞行r近似等于地球半径R=6400km，已知引力常量G=6.67×10-11m2 N/kg2) 第一宇宙速度 14 (2)在忽略地球自转影响的情况下，已知重力加速度g，地球表面的重力近似认为等于万有引力，那么第一宇宙速度又是怎么样？（g=9.8N/kg) 第一宇宙速度 由 则 15 1.人造地球卫星绕地球环绕速度与v=7.9km/s有什么关系？ 思考问题 由此可知;轨道越高，环绕速度越小，人造地球卫星的环绕速度v≤7.9km/s。所以第一宇宙速度是最大的环绕速度。 16 卫星在离开地表过程中需要克服地球引力做功，势能增大，动能减小，整个过程机械能是守恒的。所以卫星的轨道半径(r)越大，发射速度(v发)越大。第一宇宙速度是最小的发射速度。 2.人造地球卫星发射速度与v=7.9km/s有什么关系？ 思考问题 17 小试牛刀： 已知地球与月球的半径之比为4:1，地球表面和月球表面的重力加速度之比为6:1，地球的第一宇宙速度为7.9km/s，则月球第一宇宙速度约为（　　） A.1.6km/s B.6.4km/s C.7.9km/s D.38km/s A 由 18 嫦娥五号先绕地运行，经过调整再继续前行 19 嫦娥五号脱离地球的束缚，奔向月球速度需要达到多大？ 阅读教材P67宇宙速度，完成学习任务三。 第二、第三宇宙速度 20 ①抛出速度v满足v1=7.9km/s时，物体将在地表围绕地球做 ________ 运动。 ②抛出速度v满足7.9km/s<v<11.2km/s时，物体将围绕地球做 ________ 的运动。 ③抛出速度v满足11.2km/s<v<16.7km/s时，物体将脱离 ________ 的引力，永远离开地球进而进入太阳引力范围，围绕________ 运动。 ④抛出速度v满足v≥16.7km/s时，物体将脱离________引力，永远离开太阳系。 第二、第三宇宙速度 21 7.9km/s<v<11.2km/s v3=16.7km/s 第三宇宙速度 v2=11.2km/s 第二宇宙速度 v1=7.9km/s 第一宇宙速度 22 ①抛出速度v满足v1=7.9km/s时，物体将在地表围绕地球做 ________ 运动。 ②抛出速度v满足7.9km/s<v<11.2km/s时，物体将围绕地球做 ________ 运动。 ③抛出速度v满足11.2km/s<v<16.7km/s时，物体将脱离 ________ 的引力，永远离开地球进而进入太阳引力范围，围绕________运动。 ④抛出速度v满足v≥16.7km/s时，物体将脱离________引力，永远离开太阳系。 第二、第三宇宙速度 圆周 椭圆 地球 太阳 太阳 23 嫦娥五号的发射 嫦娥五号到达月球的运行轨迹是什么样的呢？同学们再画一画。 24 一、人造卫星 1.按照用途分： 按用途分类:通信卫星、气象卫星、 导航卫星、预警卫星等。 2.按照轨道分：赤道卫星 (同步卫星)、极地卫星 、其他卫星等。 课堂小结 25 二、宇宙速度 1.第一宇宙速度： 注：第一宇宙速度是是最大环绕速度，最小发射速度。 2.第二宇宙速度：V2=11.2km/s。 3.第三宇宙速度：V3=16.7km/s。 26 谢 谢 ！ $$