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必修 第二册4 宇宙航行教课内容课件ppt
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这是一份必修 第二册4 宇宙航行教课内容课件ppt，文件包含74宇宙航行-课件-2021-2022学年高一下学期物理人教版2019必修第二册pptx、中国航天flv、同步卫星的发射flv等3份课件配套教学资源，其中PPT共30页， 欢迎下载使用。
康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（1857-1935前苏联）
“地球是人类的摇篮，但人类不会永远呆在摇篮里。”
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？
G=6.67×10-11N·m2/kg2 M=5.98×1024 kg R=6400km
假设汽车贴近地球表面做匀速圆周运动，万有引力提供向心力：
还可以怎样求第一宇宙速度？
如果忽略地球自转的影响，万有引力与重力大小相等，重力提供向心力：
思考：若发射速度v=11.2km/s会怎样呢？
当速度v=16.7km/s，飞行器将脱离太阳引力束缚，飞到太阳系以外。
“嫦娥五号”的发射速度应该大于第一宇宙速度。
“天问一号”的发射速度应该大于第二宇宙速度。
“旅行者一号”的发射速度应该大于第三宇宙速度（借助木星的“引力弹弓”效应等）。
地球的引力提供卫星圆周运动的向心力，所以卫星轨道圆心和地球地心重合。这样就存在三类人造地球卫星轨道： ① 赤道轨道，卫星轨道在赤道平面一定高度； ② 极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直； ③ 倾斜轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。
人造卫星的运动学参量：
分析可知，卫星轨道半径越大，运行速度越慢，周期越长。
① 发射速度：将人造卫星送入预定轨道需要具有的速度。第一宇宙速度是最小的发射速度。
② 环绕速度：卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。第一宇宙速度是最大的环绕速度。
1．定轨道平面：所有地球同步卫星的轨道平面均在赤道平面内．
2．定周期：运转周期与地球自转周期相同，T＝24 h.
3．定高度(半径)：离地面高度为36 000 km.
4．定速率：运行速率为3.1×103 m/s.
5．定向心加速度：向心加速度为0.23m/s2.
6．定方向：自西向东.
同步卫星是如何发射到预定轨道上的呢？
问题：比较圆轨道1的环绕速度与圆轨道2的环绕速度大小？
嫦娥一号发射轨道示意图
1. （多选）2017年9月25日至9月28日期间，微信启动新界面，其画面视角从人类起源的非洲（左）变成华夏大地中国（右）。新照片由我国新一代静止轨道卫星“风云四号”拍摄，见证着科学家15年的辛苦和努力。下列说法正确的是（ ）
A．“风云四号”可能经过北京正上空B．“风云四号”的向心加速度大于月球的向心加速度C．“风云四号”的运行速度小于7.9 km/sD．与“风云四号”同轨道的卫星运动的动能都相等
A项：“风云四号”轨道应该在赤道平面内，不可能经过北京；B项：“风云四号”轨道半径小于月球，因此向心加速度较大；C项：第一宇宙速度是最大的绕行速度；D项：同一轨道的卫星质量可能不同。
2．（多选）如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带，假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动．下列判断正确的是（ ）
A．要从地球发射卫星探测小行星带，发射速度应大于地球的第二宇宙速度B．小行星带内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星的向心加速度C．小行星带内的小行星都具有相同的角速度D．各小行星绕太阳运动的周期均小于一年
A项：想要脱离地球引力的束缚，发射速度需要达到第二宇宙速度；BC项：根据“高轨低速长周期”分析可知，内侧小行星的向心加速度较大、角速度较大；D项：各小行星与地球都绕太阳做匀速圆周运动，而小行星的轨道半径较大，因此周期较长，应该大于一年。
3．2021年5月22日，第一辆从中国始发的火星车祝融号安全到达火星表面，开始巡视探测。如图所示为“祝融号”着陆器经过多次变轨后登陆火星的轨迹图，轨道上的P、S、Q三点与火星中心在同一直线上，P、Q两点分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点，轨道Ⅱ为圆轨道。下列说法正确的是（ ）
A．着陆器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要点火加速B．着陆器在轨道Ⅱ上S点的速度小于在轨道Ⅲ上Q点的速度C．着陆器在轨道Ⅱ上P点的加速度大小大于在轨道Ⅲ上P点的加速度大小D．着陆器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间比在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间短
在P点减速，被火星俘获
作辅助圆如图红线表示：vS
根据开普勒第三定律，II轨道的半径比III轨道的半长轴大，因此周期也较长
4. “玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想。“玉兔号”月球车在月球表面做了一个自由下落实验，测得物体由静止自由下落h高度的时间为t，已知月球半径为R，自转周期为T，引力常量为G。求：① 月球的质量；② 月球同步卫星离月球表面高度H。
① 根据自由落体运动：
② 同步卫星的周期为T：
康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（1857-1935前苏联）
“地球是人类的摇篮，但人类不会永远呆在摇篮里。”
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？
G=6.67×10-11N·m2/kg2 M=5.98×1024 kg R=6400km
假设汽车贴近地球表面做匀速圆周运动，万有引力提供向心力：
还可以怎样求第一宇宙速度？
如果忽略地球自转的影响，万有引力与重力大小相等，重力提供向心力：
思考：若发射速度v=11.2km/s会怎样呢？
当速度v=16.7km/s，飞行器将脱离太阳引力束缚，飞到太阳系以外。
“嫦娥五号”的发射速度应该大于第一宇宙速度。
“天问一号”的发射速度应该大于第二宇宙速度。
“旅行者一号”的发射速度应该大于第三宇宙速度（借助木星的“引力弹弓”效应等）。
地球的引力提供卫星圆周运动的向心力，所以卫星轨道圆心和地球地心重合。这样就存在三类人造地球卫星轨道： ① 赤道轨道，卫星轨道在赤道平面一定高度； ② 极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直； ③ 倾斜轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。
人造卫星的运动学参量：
分析可知，卫星轨道半径越大，运行速度越慢，周期越长。
① 发射速度：将人造卫星送入预定轨道需要具有的速度。第一宇宙速度是最小的发射速度。
② 环绕速度：卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。第一宇宙速度是最大的环绕速度。
1．定轨道平面：所有地球同步卫星的轨道平面均在赤道平面内．
2．定周期：运转周期与地球自转周期相同，T＝24 h.
3．定高度(半径)：离地面高度为36 000 km.
4．定速率：运行速率为3.1×103 m/s.
5．定向心加速度：向心加速度为0.23m/s2.
6．定方向：自西向东.
同步卫星是如何发射到预定轨道上的呢？
问题：比较圆轨道1的环绕速度与圆轨道2的环绕速度大小？
嫦娥一号发射轨道示意图
1. （多选）2017年9月25日至9月28日期间，微信启动新界面，其画面视角从人类起源的非洲（左）变成华夏大地中国（右）。新照片由我国新一代静止轨道卫星“风云四号”拍摄，见证着科学家15年的辛苦和努力。下列说法正确的是（ ）
A．“风云四号”可能经过北京正上空B．“风云四号”的向心加速度大于月球的向心加速度C．“风云四号”的运行速度小于7.9 km/sD．与“风云四号”同轨道的卫星运动的动能都相等
A项：“风云四号”轨道应该在赤道平面内，不可能经过北京；B项：“风云四号”轨道半径小于月球，因此向心加速度较大；C项：第一宇宙速度是最大的绕行速度；D项：同一轨道的卫星质量可能不同。
2．（多选）如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带，假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动．下列判断正确的是（ ）
A．要从地球发射卫星探测小行星带，发射速度应大于地球的第二宇宙速度B．小行星带内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星的向心加速度C．小行星带内的小行星都具有相同的角速度D．各小行星绕太阳运动的周期均小于一年
A项：想要脱离地球引力的束缚，发射速度需要达到第二宇宙速度；BC项：根据“高轨低速长周期”分析可知，内侧小行星的向心加速度较大、角速度较大；D项：各小行星与地球都绕太阳做匀速圆周运动，而小行星的轨道半径较大，因此周期较长，应该大于一年。
3．2021年5月22日，第一辆从中国始发的火星车祝融号安全到达火星表面，开始巡视探测。如图所示为“祝融号”着陆器经过多次变轨后登陆火星的轨迹图，轨道上的P、S、Q三点与火星中心在同一直线上，P、Q两点分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点，轨道Ⅱ为圆轨道。下列说法正确的是（ ）
A．着陆器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要点火加速B．着陆器在轨道Ⅱ上S点的速度小于在轨道Ⅲ上Q点的速度C．着陆器在轨道Ⅱ上P点的加速度大小大于在轨道Ⅲ上P点的加速度大小D．着陆器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间比在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间短
在P点减速，被火星俘获
作辅助圆如图红线表示：vS
根据开普勒第三定律，II轨道的半径比III轨道的半长轴大，因此周期也较长
4. “玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想。“玉兔号”月球车在月球表面做了一个自由下落实验，测得物体由静止自由下落h高度的时间为t，已知月球半径为R，自转周期为T，引力常量为G。求：① 月球的质量；② 月球同步卫星离月球表面高度H。
① 根据自由落体运动：
② 同步卫星的周期为T：
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