高中物理 6.5《宇宙航行》同步课件2 新人教必修2.ppt

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1、5宇宙航行宇宙航行2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三21知道三个宇宙速度的含知道三个宇宙速度的含义，会推，会推导第一宇宙速度第一宇宙速度2理解掌握人造理解掌握人造卫星的星的线速度、角速度、周期与速度、角速度、周期与轨道半径的关系道半径的关系3了解人造了解人造卫星的相关知星的相关知识及我国及我国卫星星发射的情况，激射的情况，激发学生的学生的爱国国热情情2021/8/11 星期三3一、人造地球卫星一、人造地球卫星牛牛顿顿的的设设想想：如如图6-5-1所所示示，当当 足足够大大时，物物体体将将会会围绕地球旋地球旋转而不再落回地面，成而不再落回地面，成为一一颗绕地球地球转动的的 图

2、图6-5-1速度速度人造地球卫星人造地球卫星2021/8/11 星期三4万有引力万有引力 m2r 2021/8/11 星期三5二、宇宙速度二、宇宙速度数数值意意义第一宇第一宇宙速度宙速度 km/s卫星在地球表面附近星在地球表面附近绕地球地球做做 的速度的速度第二宇第二宇宙速度宙速度 km/s使使卫星星挣脱脱 引力束引力束缚的最小的最小地面地面发射速度射速度第三宇第三宇宙速度宙速度 km/s使使卫星星挣脱脱 引力束引力束缚的的 地面地面发射速度射速度7.911.216.7匀速圆周运动匀速圆周运动地球地球太阳太阳最小最小2021/8/11 星期三6温馨提示温馨提示第一宇宙速度第一宇宙速度7.9km

3、/s，是发射人造卫星的最小速度，是发射人造卫星的最小速度，也是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度也是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度2021/8/11 星期三7三、梦想成真三、梦想成真1957年年10月月 成功成功发射了第一射了第一颗人造人造卫星；星；1969年年7月美国月美国“阿波阿波罗11号号”登上登上 ；2003年年10月月15日我国航天日我国航天员 踏入太空；踏入太空；2007年年10月月24日我国日我国“嫦娥一号嫦娥一号”发射升空；射升空；2008年年9月月27日日“神舟七号神舟七号”宇航宇航员翟志翟志刚顺利完成出利完成出舱活活动任任务2010年年10月月1日日18时59分分57秒

4、秒“嫦娥二号嫦娥二号”卫星在西昌星在西昌卫星星发射射中心中心发射成功射成功2011年年11月月3日和日和14日，日，“神舟八号神舟八号”飞船与船与“天天宫一号一号”目目标飞行器两次成功行器两次成功对接接苏联苏联月球月球杨利伟杨利伟2021/8/11 星期三8一、对三种宇宙速度的理解一、对三种宇宙速度的理解第一宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度环绕速度)指指人人造造卫星星近近地地环绕速速度度，它它是是人人造造卫星星在在地地面面附附近近绕地地球球做做匀匀速速圆周周运运动所所具具有有的的速速度度，是是人人造造地地球球卫星星的的最最小小发射射速速度度，v7.9 km/s.2021/8/11 星期三9202

5、1/8/11 星期三10第二宇宙速度第二宇宙速度(脱离速度脱离速度)在在地地面面上上发射射物物体体，使使之之能能够脱脱离离地地球球的的引引力力作作用用，成成为绕太太阳阳运运动的的人人造造行行星星或或绕其其他他行行星星运运动的的人人造造卫星星所所必必需需的的最最小小发射速度，其大小射速度，其大小为v11.2 km/s.第三宇宙速度第三宇宙速度(逃逸速度逃逸速度)在在地地面面上上发射射物物体体，使使之之最最后后能能脱脱离离太太阳阳的的引引力力范范围，飞到到太太阳阳系系以以外外的的宇宇宙宙空空间所所必必需需的的最最小小速速度度，其其大大小小为v16.7 km/s.2021/8/11 星期三11特特别

6、别提提醒醒(1)第第一一宇宇宙宙速速度度是是人人造造卫卫星星的的最最大大环环绕绕速速度度，也也是是最最小小发射速度发射速度(2)三三个个宇宇宙宙速速度度分分别别为为三三种种不不同同情情况况下下在在地地面面附附近近的的最最小小发发射射速速度度2021/8/11 星期三122021/8/11 星期三132021/8/11 星期三142021/8/11 星期三152021/8/11 星期三16地球同步卫星地球同步卫星(1)概念概念相相对于于地地面面静静止止且且与与地地球球自自转具具有有相相同同周周期期的的卫星星叫叫着着地地球球同同步步卫星，又叫通信星，又叫通信卫星星(2)特点特点同步同步卫星的运行方

7、向与地球自星的运行方向与地球自转方向一致方向一致同步同步卫星的运星的运转周期与地球自周期与地球自转周期相同，周期相同，T24 h.同步同步卫星的运行角速度等于地球自星的运行角速度等于地球自转的角速度的角速度同同步步卫星星的的轨道道平平面面均均在在赤赤道道平平面面上上，即即所所有有的的同同步步卫星星都都在赤道的正上方在赤道的正上方2021/8/11 星期三172021/8/11 星期三182021/8/11 星期三19【典典例例1】探探测器器绕月月球球做做匀匀速速圆周周运运动，变轨后后在在周周期期较小小的的轨道上仍做匀速道上仍做匀速圆周运周运动，则变轨后与后与变轨前相比前相比()A轨道半径道半径

8、变小小 B向心加速度向心加速度变小小C线速度速度变小小 D角速度角速度变小小卫星运动规律卫星运动规律 2021/8/11 星期三202021/8/11 星期三21借题发挥借题发挥在讨论卫星做圆周运动的在讨论卫星做圆周运动的v、T、an和和r关系时，只关系时，只要一个量发生变化，其他的量也一定发生变化分析思路是：要一个量发生变化，其他的量也一定发生变化分析思路是：v变变化化离离(近近)心运动心运动r变化变化F引引变化变化Fn变化变化v、T、an变化变化2021/8/11 星期三22【变式【变式1】人人造造卫星星在在太太空空绕地地球球运运行行的的过程程中中，若若天天线偶偶然然折折断断，天天线将将(

9、)A继续和和卫星一起沿星一起沿轨道运道运动B做平抛运做平抛运动，落向地球，落向地球C由于由于惯性，沿性，沿轨道切道切线方向做匀速直方向做匀速直线运运动，远离地球离地球D做自由落体运做自由落体运动，落向地球，落向地球解解析析折折断断的的天天线线同同卫卫星星的的速速度度相相同同，即即它它不不会会做做离离心心或或近近心心运动，仍沿原轨道运动，运动，仍沿原轨道运动，A对对答案答案A2021/8/11 星期三23【典典例例2】如如图6-5-2所所示示，发射射地地球球同同步步卫星星时，先先将将卫星星发射射至至近近地地圆轨道道1，然然后后经点点火火，使使其其沿沿椭圆轨道道2运运行行，最最后后再再次次点点火火

10、，将将卫星星送送入入同同步步圆轨道道3.轨道道1、2相相切切于于Q点点，轨道道2、3相相切切于于P点点，则当当卫星星分分别在在1、2、3轨道道上上正正常常运运行行时，以以下下说法正确的是法正确的是()地球同步卫星地球同步卫星 图图6-5-22021/8/11 星期三24A卫星在星在轨道道3上的速率大于在上的速率大于在轨道道1上的速率上的速率B卫星在星在轨道道3上的角速度小于在上的角速度小于在轨道道1上的角速度上的角速度C卫星星在在轨道道1上上经过Q点点时的的加加速速度度大大于于它它在在轨道道2上上经过Q点点 时的加速度的加速度D卫星星在在轨道道2上上经过P点点时的的加加速速度度等等于于它它在在轨道道3上上经过P点点 时的加速度的加速度2021/8/11 星期三252021/8/11 星期三262021/8/11 星期三27【变式【变式2】关关于于我我国国发射射的的“亚洲洲一一号号”地地球球同同步步通通讯卫星星的的说法法，正正确确的的是是()A若其若其质量加倍，量加倍，则轨道半径也要加倍道半径也要加倍B它在北京上空运行，故可用于我国的它在北京上空运行，故可用于我国的电视广播广播C它以第一宇宙速度运行它以第一宇宙速度运行D它运行的角速度与地球自它运行的角速度与地球自转角速度相同角速度相同2021/8/11 星期三282021/8/11 星期三292021/8/11 星期三30