宇宙航行（第1课时）课件-高一下学期物理人教版

7.4宇宙航行高中物理必修二·第7章·万有引力与宇宙航行①宇宙速度②人造地球卫星③载人航天与太空探索探月工程的实现，我们解决了哪些问题？1、如何让飞行器飞出地球？2、如何让飞行器飞向月球？3、如何让飞行器返回地球？如何让飞行器飞向宇宙？这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度（最大的环绕速度）你会算吗？：已知地球质量为

5.98×1024kg，近地卫星在100〜200km的高度飞行，远小于地球半径（6400km），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？(1)建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动(2)基本思路：地球对卫星的万有引力提供向心力1.宇宙速度第一宇宙速度物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，可近似认为向心力是由重力提供的，有：1.宇宙速度第一宇宙速度当

r≈R（地表附近）时，轨道半径最小，绕行速度最大第一宇宙速度/近地速度

地球发射卫星的最小发射速度卫星环绕地球的最大环绕速度→近地卫星物体在地表附近围绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度，或环绕速度。不同天体的第一宇宙速度不同，但求解思路一致。1.宇宙速度第一宇宙速度理论研究指出，在地面附近发射飞行器，如果速度大于7.9km/s，又小于

11.2km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。当飞行器的速度等于或大于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把11.2km/s叫作第二宇宙速度（逃逸速度）。思考：如果在地球表面附近发射速度大于第一宇宙速度，物体将怎样运动？（v>7.9km/s）1.宇宙速度第二宇宙速度思考：如果在地球表面附近发射速度大于第二宇宙速度，物体将怎样运动？达到第二宇宙速度的飞行器还无法脱离太阳对它的引力。在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于16.7km/s，这个速度叫作第三宇宙速度（脱离速度）1.宇宙速度第三宇宙速度v1=7.9km/s0v2=11.2km/sv3=16.7km/s最小_________v<7.9km/s物体________7.9km/s≤v<11.2km/s

物体环绕地球沿______轨道运行11.2km/s≤v<16.7km/s物体在__________运行

v≥16.7km/s物体_____________落回地面椭圆太阳系逃离太阳系发射速度v1.宇宙速度三个宇宙速度的对比牛顿虽然早就预言了人造地球卫星，但因发射需达到很大的速度，这对于人类是一个巨大的挑战。直到多级火箭研制成功，才为人造地球卫星的发射创造力条件。1.宇宙速度巨大挑战1957年，10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。（斯普特尼克一号）1970年，4月24日，我国上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2.人造地球卫星赤道轨道卫星轨道与赤道在同一平面，卫星始终处于赤道上方。极地轨道卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空。一般轨道卫星轨道与赤道成一定角度。

卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道可分为三类：2.人造地球卫星2.人造地球卫星--运行参量质量为m的天体绕质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动：当r增大时an减小v减小ω

减小T增大rR指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。（2000km以下）2.人造地球卫星--近地卫星1.定义：定点在赤道上空，公转周期与地球自转周期相同的卫星，广泛用于通信，又叫同步通信卫星2.特点：所有同步卫星都处于同一轨道①

轨道平面一定：赤道平面②

周期一定：同步——与地面保持相对静止周期均等于地球自转周期

T=24h2.人造地球卫星--同步卫星三颗同步卫星作为通讯卫星互成120°角，则可实现全球通信，故也称通信卫星。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，地球上空只能放下120颗同步卫星。因此，空间位置是一种极有限的资源。截止2012年，已发射100多颗。2.人造地球卫星--同步卫星(1)定义：相对于地面静止，与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星。(2)特点：①定周期：和地球自转周期相同，即T＝24h②定轨道：所有的同步卫星都在赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致，即由西至东③定高度：离地面高度固定不变(约3.6×104km≈6R)；④定速率、定加速度、定向心加速度2.人造地球卫星--静止卫星h=6Rr=7Rv=3.08km/sT=24hr≈38km≈60Rv=1km/sT=27.3天r=6.4××106mv=7.9km/sT=84分钟同步卫星近地卫星月球2.人造地球卫星与月球参数对比2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空飞船绕地球飞行14圈后安全降落。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。火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时108min，人类首次进入太空东方1号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。于1970年4月24日在酒泉卫星发射中心成功发东方红1号神州5号阿波罗登月1969年7月16日9时32分，运载阿波罗11号飞船的土星5号火箭在美国卡纳维拉