人教版 (2019)必修 第二册第七章 万有引力与宇宙航行4 宇宙航行评课课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第二册第七章 万有引力与宇宙航行4 宇宙航行评课课件ppt，共27页。PPT课件主要包含了表达式，rR+h，纬度越大g越大，高度越大g越小，v≈7900ms，飞得越高飞得越慢，思考与讨论，846min，由万有引力提供向心力，由此解出等内容，欢迎下载使用。

课前复习：万有引力定律
1.内容： 自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。
其中G 为引力常量，r 为两物体的中心距离。
3.方向：在两个物体的连线上。
4.引力常量： G=6.67×10-11 Nm2/kg2
课前复习：两种计算星球引力
(2)环绕天体所需的向心力由中心天体对环绕天体的万有引力提供
(1)地面（或某星球表面）的物体的重力近似等于万有引力
课前复习：万有引力与重力关系
探究宇宙的奥秘，奔向遥远的太空。自古以来就是人类的梦想，怎样才能实现这一梦想呢？
从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远，速度如果足够大，物体就不会再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。
如图所示，A、B、C、D四条轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？
根据： 卫星做圆周运动的 向心力必须指向地心
卫星运动轨道特点： 万有引力提供向心力，所以轨道平面一定经过地球中心，卫星围绕地球的中心做匀速圆周运动。
问题：卫星绕地球做匀速圆周？可以有哪些轨道？
建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动
基本思路：卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供。
请同学们计算：已知地球半径R=6400km，地球质量M=6.0×1024kg，卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度有多大？
问题：卫星需要多大速度才能绕地球做匀速圆周运动？
从另一个角度看成为卫星的条件
汽车车速为v，地球半径为R
G =9.8N/kg,R =6371km
思考：地面上的物体如何才能获得这么大的速度？
由此可见：要发射一颗绕地球半径运行的人造卫星，发射速度必须等于7.9km/s 。所以宇宙第一速度是最小的发射速度。
所谓发射速度是指卫星在地面附近离开发射火箭的初速度。要发射一颗人造地球卫星，其发射速度就不能小于第一宇宙速度。
扔出去的石头，没有动力
现代卫星发射 多级火箭加速
7.9km/s是最小发射速度，也是最大环绕（运行）速度。
当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度。
运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。
第一宇宙速度：7.9km/s
卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度——第一宇宙速度
地球对卫星的引力提供 卫星做匀速圆周运动
地球表面重力提供 向心力
贴着地球表面飞行，轨道半径r =地球半径R
1.人类第一次登上月球时，宇航员在月球表面做了一个实验：将一片羽毛和一个铁锤从同一个高度由静止同时释放，二者几乎同时落地。若羽毛和铁锤是从高度为h 处下落，经时间t 落到月球表面。已知引力常量为G，月球的半径为R。 (1)求月球表面的自由落体加速度大小g月； (2) 若不考虑月球自转的影响，求月球的质量M 和月球的“第一宇宙速度”大小。
2.火星半径是地球半径的一半，火星质量为地球质量的九分之一，忽略火星和地球自转的影响，求：火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比是多大？
不同高度轨道的卫星运动
即：人造卫星的运动有何规律？
可见：v、ω、T 与 r 为 一 一对应关系
高轨道上运行的卫星，线速度小、角速度小，周期长。
思考：卫星运动的线速度、角速度和周期与轨道半径的关系呢？
飞得越高 飞得越慢
三颗人造地球卫星A、B、C处于不同的轨道上做匀速圆周运动，如图所示。下列说法正确的是( )
A. 三颗卫星的线速度大小vaFB>FCC. 三颗卫星的向心加速度大小aA>aB>aCD. 三颗卫星的运动周期TA>TB>TC
人造卫星在地球表面做圆周运动的周期最小是多少？
思考：人造卫星的周期能否为24小时？
贴着地球表面绕地球赤道一圈的时间
1.所谓地球同步卫星是指相对于地心静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：T＝24h
2.所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上 ，即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，卫星离地面高度为定值。
对同步卫星：其r、 v、ω、T 均为定值
同步通讯卫星轨道半径：
将地球质量M及轨道半径r代入，可得同步通讯卫星的速率
小于第一宇宙速度7.9km/s
思考：若发射速度大于7.9km/s， 则人造卫星将如何运动？
第二宇宙速度：11.2km/s
以这个速度发射，物体刚好能克服地球的引力作用，永远的离开地球而绕太阳运动。
发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
第三宇宙速度：16.7km/s
以这个速度发射，物体刚好能摆脱太阳引力的束缚而飞到太阳系以外。
1975年，返回式遥感卫星，中国第一颗返回式卫星，用于对地观测，运行三天后按计划返回地面；中国是第三个掌握卫星回收技术的国家。
1970年， “东方红”1号，中国第一颗人造卫星。中国是第五个能自行发射卫星的国家。
中国首颗气象卫星；中国是第三个独立研制并发射太阳同步轨道卫星的国家。
1984年，试验通信卫星：“东方红”2号，标志着中国是世界上第5个能发射地球静止轨道卫星的国家。
飞船绕地球飞行14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场．这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦想，标志着中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家，为进一步的空间科学研究奠定了坚实的基础。
1992年，中国载人航天工程正式启动。 2003年10月15日9时，我国“神舟”五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送人太空。
2005年10月12号，我国神州6号载人飞船发射升空，把费俊龙、聂海胜进入太空。