高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第四节 宇宙速度与航天教课内容课件ppt

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第四节 宇宙速度与航天教课内容课件ppt，共42页。PPT课件主要包含了课前·自主预习，宇宙速度，人造卫星，钱学森，地球自转，载人航天与太空探索，加加林，杨利伟，课堂·重难探究，宇宙速度的推导和理解等内容，欢迎下载使用。
关于宇宙速度，下列说法正确的是(　　)A．第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度B．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度C．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度D．第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度【答案】A　
【解析】第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度，也是地球卫星绕地球飞行的最大速度，A正确、B错误；第二宇宙速度是在地面上发射物体，使之成为绕太阳运动或绕其他行星运动的人造卫星所必需的最小发射速度，C错误；第三宇宙速度是在地面上发射物体，使之飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发射速度，D错误．
1．________年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功．2．________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．为我国航天事业作出特殊贡献的科学家__________被誉为“中国航天之父”．3．地球同步卫星：(1)位于________上方，高度约为_________km.(2)相对地面________，周期与__________周期相同．
1．1961年4月12日，苏联宇航员________乘坐“东方1号”载人飞船首次成功进入太空．2．1969年7月美国“阿波罗11号”登上________．3．2003年10月15日我国航天员________踏入太空．4．2013年6月，“神舟十号”分别完成与“天宫一号”的手动和自动交会________．
1．发射速度指卫星直接从地面发射后离开地面时的速度，相当于在地面上用一门威力强大的大炮将卫星轰出炮口时的速度，卫星离开炮口后，不再对卫星提供动力．现实中并非这样发射卫星，而是由火箭推送经过长时间的加速，最终送入预定轨道并运行工作．
2．轨道速度(运行速度)
例1　恒星演化发展到一定阶段，可能成为中子星．中子星的半径较小，一般在7～20 km，但它的密度大得惊人．若某中子星的半径为10 km，密度为1.2×1017 kg/m3，那么该中子星的第一宇宙速度约为(　　)A．7.9 km/s　　B．16.7 km/sC．2.9×104 km/s　　D．5.8×104 km/s【答案】D　
变式1　一航天员在某一星球上以速度v0竖直上抛一物体，经t秒后物体落回手中．已知该星球半径为R，使物体不再落回星球表面，物体水平抛出时的速度至少为(　　)【答案】A　
设卫星的轨道半径为r，线速度大小为v，角速度大小为ω，周期为T，向心加速度大小为a.
例2　如图所示，设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，金星自身的半径是火星的n倍，质量为火星的k倍，不考虑行星自转的影响，则(　　)
C．金星绕太阳运动的加速度比火星小D．金星绕太阳运动的周期比火星大【答案】B　
变式2　“北斗”卫星导航定位系统由地球同步卫星、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成．下列说法正确的是(　　)A．地球同步卫星的运行速度大于7.9 km/sB．地球同步卫星的线速度比静止在赤道上物体的小C．中轨道卫星的周期大于24 hD．中轨道卫星的向心加速度比地球同步卫星的大【答案】D　
物理与科学技术——航天器的变轨与对接当卫星由于某种原因，速度突然改变时(开启或关闭发动机或空气阻力作用)，万有引力就不再等于向心力大小，卫星将做变轨运动．
3．综上所述，当卫星航天器需要变轨到更大半径的轨道时需要加速，但到达预定的轨道后的运行速度比原运行速度则更小了，反之变轨到更小半径的轨道，则需要减速，但到达轨道后运行速度比原速度更大了．4．从能量的角度来讲，外力做功加速的目的是克服万有引力做功，从而获得更大的重力势能，而并非转化为卫星的功能．相反，减速之后，轨道半径变小，卫星将部分势能转化成了动能，从而获得了更大的速度．
例3　(多选)如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则(　　)A．该卫星的发射速度必定大于11.2 km/sB．卫星在轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9 km/sC．在椭圆轨道上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度D．卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ【答案】CD　
【解析】11.2 km/s是卫星脱离地球引力束缚的发射速度，而同步卫星仍然绕地球运动，故A错误；7.9 km/s(第一宇宙速度)是近地卫星的环绕速度，也是卫星做圆周运动最大的环绕速度，同步卫星运动的线速度一定小于第一宇宙速度，故B错误；椭圆轨道Ⅰ上，P是近地点，故卫星在P点的速度大于在Q点的速度，卫星在轨道Ⅰ上的Q点做向心运动，只有加速后才能沿轨道Ⅱ运动，故C、D正确．
1．关于地球的第一宇宙速度，下列说法正确的是(　　)A．第一宇宙速度又叫环绕速度B．第一宇宙速度又叫脱离速度C．第一宇宙速度跟地球的质量无关D．第一宇宙速度跟地球的半径无关【答案】A　
2．关于地球同步卫星，下列表述正确的是(　　)A．卫星运行时可能经过重庆的正上方B．卫星的运行速度大于第一宇宙速度C．卫星距离地面的高度大于月球离地面的高度D．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度【答案】D　
3．(多选)已知地球半径为R，质量为M，自转角速度为ω，地面重力加速度为g，引力常量为G，地球同步卫星的运行速度为v，则第一宇宙速度的值可表示为(　　)【答案】ABC　
4．(多选)我国发射的“嫦娥五号”探月卫星，执行月面取样并返回任务．“嫦娥五号”从月球返回地球的过程可以简单分成四步，如图所示，第一步将“嫦娥五号”发射至月球表面附近的环月圆轨道Ⅰ，第二步在环月轨道的A处进行变轨，进入月地转移轨道Ⅱ，第三步当接近地球表面附近时，又一次变轨，从B点进入绕地圆轨道Ⅲ，第四步再次变轨道后降落至地面．下列说法正确的是(　　)
A．将“嫦娥五号”发射至轨道Ⅰ时，所需的发射速度为7.9 km/sB．“嫦娥五号”从环月轨道Ⅰ进入月地转移轨道Ⅱ时需要加速C．“嫦娥五号”从A点沿月地转移轨道Ⅱ到达B点的过程中其速率先减小后增大D．“嫦娥五号”在第四步变轨时需要加速【答案】BC　
【解析】7.9 km/s是地球的第一宇宙速度，也是将卫星从地面发射到近地圆轨道的最小发射速度，而月球的第一宇宙速度比地球的小得多，故将卫星发射到近月轨道Ⅰ上的发射速度比7.9 km/s小得多，A错误；“嫦娥五号”从环月轨道Ⅰ进入月地转移轨道Ⅱ时做离心运动，因此需要加速，B正确；“嫦娥五号”从A点沿月地转移轨道Ⅱ到达B点的过程中，开始时月球的引力大于地球的引力，“嫦娥五号”做减速运动，当地球的引力大于月球的引力时，“嫦娥五号”开始做加速运动，C正确；“嫦娥五号”在第四步变轨时做近心运动，因此需要减速，D错误．
5．2020年6月23日，“北斗三号”全球卫星导航系统部署全面完成．“北斗三号”系统包括中圆地球轨道卫星、地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星(卫星周期等于地球自转周期)，中圆地球轨道卫星离地面的距离比地球静止轨道卫星离地面的距离小，其空间示意图如图所示．已知地球半径约为R＝6 400 km，下列说法正确的是(　　)
A．中圆地球轨道卫星的公转周期大于24小时B．倾斜地球同步轨道卫星有可能在每天同一时刻经过北京上空C．地球静止轨道卫星的角速度比倾斜地球同步轨道卫星的角速度大D．中圆地球轨道卫星所受地球引力一定大于地球静止轨道卫星所受地球引力【答案】B