人教版 (2019)必修 第二册第七章 万有引力与宇宙航行4 宇宙航行教学演示课件ppt

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1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.2.了解人造卫星的相关知识和我国卫星发射的情况，认识同步卫星的特点.3.了解人类对太空的探索历程.
从嫦娥奔月到万户飞天，再到嫦娥五号、天问一号，中国一直在为“飞天”梦想努力着。
实际上，早在 1687 年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿就设想：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。
思考：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？（已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2，地球质M=6×1024kg，地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2）
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（环绕速度）。
1.第一宇宙速度的分析与计算
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：
发射卫星的轨道越高，需要克服万有引力的阻碍作用越多，所以发射速度需要增加。
（2）是航天器成为卫星的最小发射速度
2.是卫星的最大环绕速度
（1）第一宇宙速度的大小：v=7.9×103km/s;
理论研究指出，在地面附近发射飞行器，如果速度大于 7.9 km/s，又小于 11.2 km/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 11.2 km/s 时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把 11.2 km/s叫作第二宇宙速度（逃逸速度）。
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 16.7 km/s， 这个速度叫作第三宇宙速度（脱离速度）。
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：
1.人造卫星轨道的分类
(1)赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面，卫星始终处于赤道正上方。
(3)任意轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度。
(2)极地轨道：卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。
2.人造地球卫星的运行参量
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：
an减小v减小ω减小T增大
3.人造地球卫星的分类
（1）近地卫星：指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。
（2）同步卫星的“六个一定”
①轨道平面一定：赤道平面
②周期与角速度一定：T=24h
⑤运转方向一定:自西向东
③轨道半径一定:r=6.6R
④速度大小一定:v=3.08km/s
（3）同步卫星的用途：主要用于通信，故也称通信卫星。3颗同步卫星可实现全球覆盖,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。截止2012年，已发射100多颗。
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。火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时108 min，然后重返大气层，安全降落在地面，铸就了人类首次进入太空的丰碑。
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尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。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，并说出了那句载入史册的名言：“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大的飞跃。”
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。这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家。在载人航天方面，继神舟五号之后，截至2017年底，我国已经将11名(14人次)航天员送入太空，包括两名女航天员。
视频学习：嫦娥五号任务全过程
视频学习：天问一号任务全过程
第一宇宙速度（环绕速度）:
第二宇宙速度（逃逸速度）:
第三宇宙速度（脱离速度）:
v2=11.2km/s
v3=16.7km/s
近地卫星极地卫星同步卫星
1.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/sC.4 km/s D.2 km/s
2.如图所示，是同一轨道平面内的三颗人造地球卫星，下列说法正确的是(　　)A.线速度vA＜vB＜vCB.根据万有引力定律，可知FA＞FB＞FCC.角速度ωA＞ωB＞ωCD.向心加速度aA＜aB＜aC