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 亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 复习回顾 两 条 基 本 思 路 1、万有引力等于重力 2、万有引力提供向心力 思考：你知道我国历史上有哪些和飞天有关的故事？ 嫦娥奔月 鲁班造木鹊 万户飞天 思考：在楼顶上用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们的落地点相同吗？ 如果被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又如何呢？ 牛顿设想：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。你知道这个速度究竟有多大吗？ r R 一、宇宙速度（地球） 方法一: 万有引力提供向心力 G = vⅠ = v1=7.9km/s 设地球质量为M，半径为R.人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r. 对于靠近地面的卫星， r 近似等于地球半径R，代入可以求出： 一、宇宙速度（地球） 方法二: 物体在地球表面受到的引力可以近似认为等于重力, 重力提供向心力。 v1=7.9km/s mg = vⅠ = 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时的速度。 [练1]　某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t后，物体以速率v落回手中．已知该星球的半径为R，求该星球上的第一宇宙速度． 一、宇宙速度（地球） （1） 第一宇宙速度称为绕地球做圆周运动的最大环绕速度 （2）第一宇宙速度又称为称为地球卫星的最小发射速度 1、第一宇宙速度 v1=7.9km/s 注：发射速度：卫星在地面附近离开发射火箭的初速度；环绕速度：卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。 一、宇宙速度（地球） 2. 当7.9 km/s<v <11.2 km/s时，卫星轨道将变成椭圆，当v >11.2 km/s时，卫星将脱离地球吸引。v=11.2 km/s称为第二宇宙速度 3.当11.2 km/s<v <16.7km/s时，卫星进入太阳系成为太阳的卫星，当v >16.7km/s时，卫星将脱离太阳吸引。v=16.7km/s称为第三宇宙速度 [练2]关于地球的宇宙速度，下列表述正确的是（　　） A．第一宇宙速度 v=7.9km/s，是人造地球卫星运行时的最小速度 B．第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度 C．第一宇宙速度跟地球的质量无关 D．人造地球卫星运行时的速度可以等于第二宇宙速度 B [练3] 若取地球的第一宇宙速度为8 km/s， 某行星质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍， 此行星的第一宇宙速度约为( 　　) A.16 km/s B.32 km/s C.4 km/s D.2 km/s A 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发射成功。 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。 钱学森——中国航天之父。 二、人造地球卫星 1、人造卫星的轨道分类 （1）赤道轨道又称同步轨道：卫星轨道在赤道所在平面上，卫星始终处于赤道上方。 （2）极地轨道：卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。 （3）一般轨道：卫星轨道平面和赤道平面成一定角度(不等于0°或90°)。 所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上运动 思考：如图所示黄、红、白、蓝、绿五条轨道中那些不能作为卫星轨道？ 2、不同轨道人造卫星的线速度、角速度、周期、 向心加速度比较，由万有引力提供向心力。 高轨低速大周期 （1）离地面越高，向心力越_____. （2）离地面越高，线速度越_____. （3）离地面越高，角速度越____. （4）离地面越高，周期越_____. （5）离地面越高，向心加速度越_____. 小 大 小 小 小 【练5】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、c周期相等，且大于a的周期 B．b、c的向心加速度大小相等，且b、c的向心力大小也相等 C．b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度 D．因c的质量最大，所以发射c最不容易，发射速度必定大于11.2km/s A 3、地球同步卫星 位于地面上方高度约36000Km，与地球自转具有相同周期的卫星，叫作地球同步卫星。 其中一种轨道平面与赤道平面成0度角，运动方向与地球自转方向相同，因其相对地面静止，也称静止卫星。 （2）高度一定：其轨道离地面高度固定不变，约为 3.6×104 km （4）线速度大小一定：线速度大小一定，约为3.1×103 m/s （5） 向心加速度大小一定：约为0.23m/s2 （3）角速度一定：等于地球自转的角速度 （1）周期一定：和地球自转周期相同，即T ＝ 24h 特点：7个“一定” （6）(地球静止卫星)运行方向一定：和地球自转一致，自西向东 （7）(地球静止卫星) 轨道平面一定：都在赤道平面内 【练4】(多选)如图所示，赤道上随地球自转的物体A、赤道上空的近地卫星B、地球同步卫星C，它们的运动都可视为匀速圆周运动，比较三者的运动情况，以下判断正确的是(　　) A.三者的周期关系为TA<TB<TC B.三者向心加速度大小关系为aA>aB>aC C.三者角速度的大小关系为ωA＝ωC<ωB D.三者线速度的大小关系为vA<vC<vB CD 三、载人航天与太空探索 1961年4月12日苏联宇航员加加林首次进入太空 1969年7月20日美国宇航员阿姆斯特朗首次登月 2003年10月15日我国宇航员杨利伟首次通过神舟五号飞船遨游太空 21 课堂小结 宇宙航行 宇宙速度 第一宇宙速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度 最小发射速度 最大环绕速度 计算公式: 人造地球卫星 动力学方程: 同步卫星 周期一定 高度一定 角速度一定 线速度大小一定 向心加速度大小一定 运行方向一定 轨道平面一定 静止卫星 载人航天与太空探索 Lavf58.20.100 答案　 $