《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT优秀课件

《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT优秀课件

第一部分内容：学习目标

1.会推导第一宇宙速度，知道三个宇宙速度的含义.

2.了解人造地球卫星的历史及现状，认识同步卫星的特点.

3.了解人类对太空的探索历程和我国载人航天工程的发展.

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宇宙航行PPT，第二部分内容：01梳理教材　夯实基础

一、宇宙速度

1.牛顿的设想

如图1所示，把物体从高山上水平抛出，如果速度_________，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为_________.

2.第一宇宙速度的推导

(1)已知地球质量m地和半径R，物体绕地球的运动可视为_________运动，____________________________________提供物体运动所需的向心力，即_________＝mv2R，可得v＝_________ .

(2)已知地面附近的重力加速度g和地球半径R，由   ＝mv2R得：v＝_________.

(3)三个宇宙速度及含义

二、人造地球卫星

1._________年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功. _________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”.

2.地球同步卫星的特点

地球同步卫星位于_________上方高度约_________处，因_________，也称静止卫星.地球同步卫星与地球以_________的角速度转动，周期与地球自转周期_________.

三、载人航天与太空探索

1. _________年苏联宇航员_________进入东方一号载人飞船，铸就了人类首次进入太空的丰碑.

2.1969年，美国_________飞船发射升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕.

3. _________ 年10月15日9时，我国_________宇宙飞船把中国第一位航天员_________送入太空，截止到2017年底，我国已经将     名航天员送入太空，包括两名女航天员.

4._________年6月，神舟十号分别完成与_________空间站的手动和自动交会对接；2016年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接.2017年4月20日，我国发射了货运飞船 _________，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验.

1.判断下列说法的正误.

(1)在地面上发射人造地球卫星的最小速度是7.9 km/s.(　　)

(2)人造地球卫星的最小绕行速度是7.9 km/s.(　　)

(3)我国向月球发射的“嫦娥二号”宇宙飞船在地面附近的发射速度要大于11.2 km/s.(　　)

(4)在地面附近发射火星探测器的速度应为11.2 km/s

(5)由v＝_________，高轨道卫星运行速度小，故发射高轨道卫星比发射低轨道卫星更容易.(　　)

2.已知火星的半径为R，火星的质量为m火，引力常量为G，则火星的第一宇宙速度为 _________ .

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宇宙航行PPT，第三部分内容：02探究重点　提升素养

一、三个宇宙速度

不同天体的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的决定因素是什么？

1.第一宇宙速度

(1)两个表达式

(2)含义

①近地卫星的圆轨道运行速度，大小为7.9 km/s，也是卫星圆轨道的最大运行速度.

②人造卫星的最小发射速度，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，需要更多能量.

2.第二宇宙速度

在地面附近发射飞行器，使之能够克服地球的引力，永远离开地球所需的最小发射速度，其大小为11.2 km/s.当发射速度7.9 km/s

3.第三宇宙速度

在地面附近发射飞行器，使之能够挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外的最小发射速度，其大小为16.7 km/s.

例1　(2019•天津一中期末)我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”.设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的181，月球的半径约为地球半径的14，地球的第一宇宙速度约为7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为

A.0.4 km/s  B.1.8 km/s

C.11 km/s  D.36 km/s

例2　(2019·湘潭一中期末)某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t后，物体以速率v落回手中.已知该星球的半径为R，求该星球的第一宇宙速度.(物体只受星球的引力，忽略星球自转的影响)

二、人造地球卫星

1.人造地球卫星

(1)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步轨道)，可以通过两极上空(极地轨道)，也可以和赤道平面成任意角度，如图2所示.

(2)因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球做圆周运动的向心力，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心.

2.近地卫星

3.同步卫星

(1)“同步”的含义就是和地面保持相对静止，所以其周期等于地球自转周期.

(2)特点

①定周期：所有同步卫星周期均为T＝24 h.

②定轨道：同步卫星轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致，即由西向东.

三、同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较

例5　如图4所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星.三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为vA、vB、vC，角速度大小分别为ωA、ωB、ωC，周期分别为TA、TB、TC，向心加速度大小分别为aA、aB、aC，则

A.ωA＝ωC<ωB

B.TA＝TC

C.vA＝vC

D.aA＝aC>aB

同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较

1.同步卫星和近地卫星都是万有引力提供向心力，即都满足GMmr2＝mv2r＝mω2r＝m4π2T2r＝man.由上式比较各运动量的大小关系，即r越大，v、ω、an越小，T越大.

2.同步卫星和赤道上物体都做周期和角速度相同的圆周运动.因此要通过v＝ωr，an＝ω2r比较两者的线速度和向心加速度的大小.

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宇宙航行PPT，第四部分内容：03随堂演练　逐点落实

1.(对宇宙速度的理解)(多选)(2019·巴蜀中学期末)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是

A.人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于或等于7.9 km/s、小于11.2 km/s

B.火星探测卫星的发射速度大于16.7 km/s

C.第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度

D.第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度

2.(对同步卫星的认识)(多选)(2019·海师附中期中)下列关于同步通信卫星的说法正确的是

A.各国发射的地球同步卫星的高度和速率都是相等的

B.同步通信卫星的角速度虽已确定，但高度和速率可以选择，高度增加，速率增大，高度降低，速率减小，仍同步

C.我国发射的第一颗人造地球卫星的周期是114 min，它的高度比同步卫星低

D.同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造地球卫星速率小

3.(同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较)(多选)如图6所示，同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列关系式正确的是

4.(第一宇宙速度的计算)(2019·岷县一中期末)已知某星球的质量是地球质量的81倍，半径是地球半径的9倍.已知地球的第一宇宙速度为7.9 km/s，则在该星球上发射一颗人造卫星，其发射人造卫星的速度最小是多少？

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