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

该高中物理课件聚焦“宇宙航行”，核心知识点涵盖宇宙速度、人造地球卫星及载人航天与太空探索，通过天和核心舱发射等实际问题导入，以牛顿力学为基础，借助问题链连接万有引力定律与卫星运动规律，搭建从理论推导到实际应用的学习支架。 其亮点在于融合中国航天案例（如天和核心舱轨道计算、神舟系列飞船），通过科学推理（宇宙速度公式推导）和模型建构（静止卫星参数分析）培养科学思维，结合航天发展史渗透科学态度与责任。采用问题驱动和实例分析，帮助学生深化运动与相互作用观念，教师可利用丰富素材提升教学的实践性与感染力。

第七章 万有引力与宇宙航行 第四节 宇宙航行 牛顿力学 牛顿运动定律 万有引力定律 牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律 万有引力定律 万有引力定律的成就 宇宙航行 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 2 天和核心舱 航天器如何进入太空？ 谁在驾驶它？ 它的运行有怎样的规律呢？ 运行速度？ 卫星发射 v 一、宇宙速度 问题1： 近地卫星绕地球运动时受哪些力的作用？ 问题2： 是否需要考虑太阳对它的引力？ 问题3： 你能估算出近地卫星的绕行速度吗？ (已知G=6.67×10-11Nm2/kg2,地球质量m地=5.98×1024kg,地球半径R=6400km) F万 由牛顿第二定律得： 一、宇宙速度 轨道半径 近地卫星，可认为在“地面附近”飞行 r≈R ≈ 7.9km/s 这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度， 叫做第一宇宙速度 v F万 r R 7.9km/s A B C v 如图所示，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，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？ 7.9km/s 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 7 一、宇宙速度 v F万 r R 忽略地球自转 G=F万 ≈ 7.9km/s （g取9.8m/s2 ） 一、宇宙速度 归纳：物体在中心天体附近绕其做匀速圆周运动时的速度？ 方法一：根据万有引力提供物体运动所需的向心力 方法二：重力提供向心力 一、宇宙速度 第一宇宙速度：v1=7.9km/s v=7.9km/s 问题4：若飞行器发射速度大于7.9km/s,会怎样？ 圆 椭圆 7.9km/s＜v＜11.2km/s v=11.2km/s 第二宇宙速度：v2=11.2km/s 第三宇宙速度：v3=16.7km/s v=16.7km/s 人造地球卫星最小发射速度 逃离地球引力束缚的最小发射速度 脱离太阳引力束缚的最小发射速度 二、人造地球卫星 中国航天之父：钱学森 1970年4月24日“东方红一号” 1957年10月4日 北斗导航系统 二、人造地球卫星 同步卫星： 与地球自转周期相同 二、人造地球卫星 赤道轨道 极地轨道 一般轨道 静止卫星： 与地球自转周期相同 运行方向自西向东 赤道轨道 相对地面静止的卫星 静止卫星：指相对地面静止的卫星 二、人造地球卫星 轨道 自西向东 与赤道平面重合 运转方向 周期 T=24h 问题：能否利用静止卫星的周期计算出其离地高度？ h R ≈5.6R≈36000km 二、人造地球卫星 问题：能否利用静止卫星的周期计算出其离地高度？ h R h≈5.6R≈36000km v、ω确定 an确定 v、ω 二、人造地球卫星 静止卫星 与赤道平面重合 T=24h 自西向东 36000km 3.1×103 m/s 0.23m/s2 周期 轨道 运转方向 离地高度 线速度 向心加速度 静止卫星6“定” 2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的 下列说法正确的是 ( ) A.核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的 倍 B .核心舱在轨道上飞行的速度大于7.9km/ s C .核心舱在轨道上飞行的周期小于24h D .后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小 练习 AC 2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的 下列说法正确的是 ( ) A.核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的 倍 B .核心舱在轨道上飞行的速度大于7.9km/s C .核心舱在轨道上飞行的周期小于24h D .后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小 AC 近地卫星7.9km/s r越大v越小 r轨=17/16R r近=R 静止卫星24h r静=6.6R r越小T越小 r轨=17/16R r轨=17/16R 问题：人造地球卫星有哪些用途？ “风云4号”气象卫星 全球首颗量子科学实验卫星“墨子号” 月地通信中继卫星“鹊桥号” “高分7号”立体测绘卫星 三、载人航天与太空探索 1961年4月12日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。铸就了人类首次进入太空的丰碑。 1969年7月16日9时32分，阿波罗11号飞船成功登月。7月20日下午10时56分，指挥长阿姆斯特朗小心翼翼地踏上月面。 中国航天发展史 三、载人航天与太空探索 神舟八号 神舟飞船 三、载人航天与太空探索 探月工程 火星探测 嫦娥三号 ”天问一号” “祝融号” 三、载人航天与太空探索 课堂总结 宇宙航行 宇宙速度 人造地球卫星 载人航天与太空探索 万有引力与宇宙航行 行星的运动 万有引力定律 万有引力定律的成就 作业布置 1、阅读教材：“科学漫步 黑洞”，了解黑洞的形成 2、课下查阅资料了解我国航天事业发展历程 征途虽远，行则将至 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.28.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $