7.4 宇宙航行 课件 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

7.4 宇宙航行（新授课1） 衡立高级中学 徐平平 核心素养目标 物理观念 知道三个宇宙速度的含义。了解人造卫星的最初构想。 科学思维 会推导第一宇宙速度。了解发射速度和环绕速度的区别和联系。 科学态度与责任 了解宇宙航行的历程和进展，感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。 第一宇宙速度 在 1687 年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿就设想：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。 A v 第一宇宙速度的计算方法 方法1：由地球对物体的万有引力提供物体绕地球表面运行所需的向心力 方法2：地表附近，重力近似等于万有引力，即重力提供向心力 1.第一宇宙速度是航天器成为卫星的最小发射速度 2.第一宇宙速度是卫星的最大环绕速度 第一宇宙速度v1=7.9km/s 宇宙速度 速度范围 运动状态 V < 7.9km/s 无法环行，落回地面 V = 7.9km/s 绕地球匀速圆周运动 7.9km/s<V<11.2km/s 绕地球做椭圆运动 11.2km/s≤V<16.7km/s 离开地球、绕太阳运动 16.7km/s≤V 挣脱太阳，飞出太阳系 第二宇宙速度v2=11.2km/s 第三宇宙速度v3=16.7km/s 自主检测 (1)在地面上发射人造地球卫星的最小速度是7.9km/s.(　　) (2)人造地球卫星的最小绕行速度是7.9 km/s.(　　) (3)我国向月球发射的“嫦娥二号”宇宙飞船在地面附近的发射速度要大于11.2 km/s.(　 ) (4)在地面附近发射火星探测器的速度应为11.2 km/s<v<16.7 km/s.(　　) (5)由 ，高轨道卫星运行速度小，故发射高轨道卫星比发射低轨道卫星更容易.(　　) 答案：√ × × √ × 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。 1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。 人造卫星 人造卫星 嫦娥5号 天问一号 小组合作探究一 (1)这些卫星的轨道平面具有什么特点？ (2)这些卫星运行过程中的线速度、角速度、向心加速度相同吗？如果不同，跟哪些因素有关？ (3)已知地球的质量为M，绕地球做匀速圆周运动的东方红2号通信卫星的质量为m，它到地心的距离为r。 请推导出东方红2号人造卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度随半径变化的规律。 小组合作探究一 结论：只要中心天体M和卫星运动半径r确定，关于其他卫星的运行参数都是固定的。 人造卫星的分类 1、近地卫星： 指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。 运行速度为7.9km/s。运行周期约为85min. 我们能否发射一颗周期为80min的卫星？ 2、同步卫星：指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球做匀速圆周运动。 （1）所有的同步卫星只能分布在赤道正上方的一个确定轨道，即同步卫星轨道平面与赤道平面重合。 人造卫星的分类 同步卫星的用途 （2）同步卫星的用途： 主要用于通信，故也称通信卫星。3颗同步卫星可实现全球覆盖,为了使同步卫星之间不相互干扰，大约3°左右才能放置一颗同步卫星，也就是说，在理论上地球上空只能放下120颗同步卫星。截止2012年，已发射100多颗。 小组合作探究二 (1)同步卫星的运转方向是怎样的？它的运转周期是多少？ (2)同步卫星的轨道半径和近地卫星的轨道半径相比更大还是更小？ (3)如果地球的质量为M，地球半径为R，同步卫星的运动周期为T，那么同步卫星的轨道高度h应为多少？ 1、自西向东、24h 2、同步卫星半径更大 3、 h=36000km 课堂小测 1、（高一专题练习）下列说法正确的是（ ） A．行星在椭圆轨道上运行速率是变化的，离太阳越远，运行速率越大 B．只要知道两个物体的质量和两个物体之间的距离，就可以由F＝G 计算物体间的万有引力 C．第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最小速度 D．若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则物体可绕太阳运行 课堂小测 2、（高二校联考）假设地球质量不变，而地球的半径增大到原来的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的（　　） A． 倍 B．2倍 C． 倍 D． 倍 3、（高考真题）已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G。有关同步卫星，下列表述正确的是（ ） A．卫星距地面的高度为 B．卫星的运行速度大于第一宇宙速度 C．卫星运行时受到的向心力大小为 D．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 课堂小测 4、（广东 高考真题）“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是（　　） A．火星公转的线速度比地球的大 B．火星公转的角速度比地球的大 C．火星公转的半径比地球的小 D．火星公转的加速度比地球的小 $