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人造卫星宇宙速度PPT教学课件

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人造卫星 宇宙速度(课件) 高一物理(教科版2019必修第二册)

人造卫星 宇宙速度(课件) 高一物理(教科版2019必修第二册)
1969年7月20日，阿波罗11 号将人类送上了月球
➢我国的航天成就
1970年4月24日我国 第一颗人造卫星升空
2007年10月24日嫦娥 一号月球探测器发射 成功
2020年7月23日发射升空， 2021年5月15日成功实现 软着陆在火星表面 。
二、人造卫星的轨道
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，其轨道五、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 1 0 0 多颗。
常考题型
题组一 卫星运行参量的分析与比较
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。 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。 3.任意轨道：卫星的轨道与赤道 平面成某一角度。
近地卫星
指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。
G
Mm r2
v2 m
r
rR
三、同步卫星的轨道
指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球做匀速圆周运动，周期T=24h。
所有的同步卫星只能 分布在赤道正上方的 一个确定轨道，即同 步卫星轨道平面与赤 道平面重合。
四、同步卫星的几个定值
❖ 轨道平面一定：赤道平面 ❖ 周期与角速度一定：T=24h ❖ 轨道半径一定:r=6.6R ❖ 线速度大小一定:v=3.08km/s ❖ 运转方向一定:自西向东 ❖ 向心加速度的大小一定:
型轨道的中轨道卫星，中轨道卫星在3个互成120°的轨道面上做圆周运动。下列说法正确的是（ B ）

教科版高中物理必修二 第3章第4节人造卫星 宇宙速度(共28张PPT)

教科版高中物理必修二 第3章第4节人造卫星 宇宙速度(共28张PPT)

解：若利用“第一宇宙速度”估算
设“光子”的质量为m，由于光不能从太阳射出, 设“光子”恰好绕太阳(黑洞)作近地匀速圆周运动,
GMm mc2
R2
R
解得 : R
GM c2

6.67 1011 2.0 1030 (3.0108 )2
1.5103 m 1.5km.
黑洞
例:已知太阳的质量M=2.0×1030kg，光的速度 c=3.0×108m/s，试估算太阳如果演变成了黑洞， 它的半径将变成多少？

M2L M1 M2
，r2

M1L M1 M2
由前两式相等解得得
ω
GM 2 r1L2

G(M1 M2) L3
三星系统
m
m
m
m m
O m
同 步 卫 星
h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/s T=24h
月球
h=3.8×108m r≈3.8×108m v=1km/s
T=27天
近
地
卫
h≈0
星
r=6.4×106m
v=7.9km/s
T=84分钟
近地卫星、同步卫星、地球赤道上物体三者比较
h≈0 R=6.4x106m T=24h
③定周期：运动周期等于地球自转的周期
T＝24h=86400s
④定轨道：轨道离地高度h=36000km
⑤定速度：线速度大小v=3.08km/s
三颗同步卫星反射信号可以覆盖整个赤道
大约3度角左右才能放置一颗卫星，地球的同步 通讯卫星只能有120颗。可见空间位置也是一种资源。
近地卫星、 同步卫星、 月球三者比较
v2>v1>v4>v3

人造卫星 宇宙速度 高中物理必修二课件

人造卫星 宇宙速度 高中物理必修二课件
第26讲 │ 人造卫星 宇宙速度
第26讲 人造卫星 宇宙速度
第26讲 │ 编读互动
编读互动
1．随着“嫦娥二号”卫星的成功发射，人造卫星及 宇宙速度的考查将成为万有引力及天体运动部分考查的 重中之重，由于现实中可用的材料非常多，试题具有广 泛的灵活性．命题形式一般为选择题，也可能是计算题．
2．本讲教学可以按以下思路安排： (1)通过例 1 和变式题要对人造卫星轨道运动的参数 更加明确． (2)通过例 2 对人造卫星的变轨问题进行深入的理解． (3)通过例 3 和变式题充分理解万有引力在现代科技 上的应用．
确的是( )
A.vv2a13＝17
D.aa13＝419
第26讲 │ 要点探究
变式题 C [解析] 设地球自转的角速度为 ω，R 为地球 的半径，物体在赤道上随地球自转和地球同步卫星相比，角速 度 ω1＝ω3＝ω，向心加速度 a＝ω2R∝R，所以aa13＝17，C 正确， D 错误．绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星和地球同步卫 星相比，因为 v∝ 1r，所以vv23＝ 17，A、B 错．
第26讲 │ 要点探究
例 2 D [解析] v2、v3 均为卫星的运行速度，由
GMr2m＝mvr2可得 v＝
GrM，所以轨道半径越大，线速度
越小，故 v2>v3.q 是同步卫星，其角速度与 e 相等，所以由
v＝ωr 可知 v3>v1.因此 v2>v3>v1，A、B 均错．由 GMr2m＝
ma 可知，半径大的向心加速度小，故 a3<a2.根据 a＝ω2r
第26讲 │ 要点探究
例 1 B [解析] 由 GMr2m＝mvr2，得 v＝ GrM， 故vv同1 ＝ Rr ＝ k，A 错、B 正确；由 GMr2m＝ma，得aa地 同 ＝Rr22＝k2，C、D 均错．

4第4节人造卫星宇宙速度1教程PPT课件

4第4节人造卫星宇宙速度1教程PPT课件

二、人造地球卫星
问题1：卫星的轨道圆心在哪儿？
1、所有卫星的轨道圆心都在地心上
按轨道分类:极地卫星;赤道卫星;其他卫星
2、人造地球卫星的向心加速度an 、线速度v、角速度ω 、周期T
问题2： 两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它们的质量相 等，轨道半径不同,比较它们的向心加速度an、线速度v、角速度ω 、 周期T。
4、(05天津)土星周围有美丽壮观的“光环”，组成环
的颗粒是大小不等、线度从1μm到10m的岩石、尘埃，类
似于卫星，它们与土星中心的距离从7.3×104km延伸到
1.4×105km。已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期
约为14h，引力常量为6.67×10-11Nm2/kg2，则土星的质
量约为（估算时不考虑环中颗粒间的相互作用）（ D ）
Ａ．9.0×1016kg
Ｂ．6.4×1017kg
Ｃ．9.0×1025kg
Ｄ．6.4×1026kg
5、 同步卫星轨道半径为r，运行速率为v1，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（ AD ）
A.
a1 r
B.
a2 R
a1 ( R ) 2
a2
r
v1 r
v1 R
C. v 2 R
D.
v2
r
6、 (05北京)已知地球质量大约是月球质量的81倍，地球半 径大约是月球半径的4倍。不考虑地球、月球自转的影响，
由以上数据可推算出 （ C ）
Ａ．地球的平均密度与月球的平均密度之比约为9∶8 Ｂ．地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比
约为9∶4 C．靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的周期与靠近月球表面沿圆轨道

物理教科版高中必修23.4 人造卫星宇宙速度优秀课件

物理教科版高中必修23.4 人造卫星宇宙速度优秀课件

二、近地卫星和地球同步卫星
1、近地卫星：是指运行轨道在地球表面附近的卫星。
计算时，轨道半径可近似取地球半径(即r=R地),
在地球的卫星中,它的运行速度最大,周期最短。
vmax
GM R地 ≈ 7.9km/s
Tmin 2
R地3 GM
≈ 84 min
Байду номын сангаас
2、同步卫星：是指相对地球表面静止的卫星。
(1)定轨道：轨道平面只能在 赤道 平面上；
根据万有引力充当合外力，同时又充当向心力可得：
Mm G r2
ma m v2 r
mr2
42 mr T 2
求得：a
GM r2
v GM r
GM r3
T 4 2 r3
GM
由此可见：
(近快远慢)
(1)卫星的运行参数a\v\ω\T只与中心天体质量M和轨道半径r有关；
(1)当中心天体相同时，轨道半径r越大，则 a\v\ω越小、 但T越大。
(1)发射速度: 指卫星在地球表面附近 脱离火箭 时的速度。 (2)运行速度: 指卫星入轨后做 圆周运动 的速度。
【探究4】哪类卫星的发射速度最小?如何求这个速度？
近地卫星(r=R地)的发射速度最小；且与运行速度相等；
(1)方法1:
G
Mm R2
m
v2 R
(2)方法2: mg m v2 R
求得：v 求得：v
§3.4 万有引力定律的应用（二）
——在航天科技领域的应用
§3.4 人造卫星 宇宙速度
—
一、人造卫星
1、什么是人造卫星？ 利用人工手段发射在太空中围绕行星运动的物体。
2、轨道特点？
(1)轨道可以是圆或椭圆 ；(2)轨道平面必过地心 。

第23讲人造卫星宇宙速度(讲义)

第23讲人造卫星宇宙速度(讲义)

第23讲人造卫星宇宙速度目录复习目标网络构建考点一不同轨道卫星参量宇宙速度【夯基·必备基础知识梳理】知识点1 不同轨道卫星参量知识点2 宇宙速度【提升·必考题型归纳】考向1 不同轨道卫星参量考向2 宇宙速度考点二同步卫星【夯基·必备基础知识梳理】知识点同步卫星的特点【提升·必考题型归纳】考向同步卫星的特点应用考点三“三体”运动比较【夯基·必备基础知识梳理】知识点近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动的比较【提升·必考题型归纳】考向近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动的比较真题感悟1、掌握不同轨道卫星加速度、线速度等参量的求解。

2、掌握同步卫星的特点，并能够比较近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动。

3、会求解不同天体的第一宇宙速度。

人造卫星宇宙速度不同轨道卫星参量宇宙速度1.不同轨道卫星参量2.宇宙速度同步卫星同步卫星特点“三体”运动比较近地卫星同步卫星和赤道物体参量比较考点一 不同轨道卫星参量 宇宙速度知识点1 不同轨道卫星参量G Mmr 2＝⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫ma →a ＝GM r2m v 2r →v ＝ GM r mω2r →ω＝GM r 3m 4π2T 2r →T ＝ 4π2r3GM 越高越慢 知识点2 宇宙速度 （1）第一宇宙速度的推导方法一：由G Mm R 2＝m v 12R 得v 1＝GMR方法二：由mg ＝m v 12R得v 1＝gR第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，对于人造地球卫星而言，最小周期：T min ＝2π Rg＝5 075 s≈85 min 。

（2）宇宙速度与人造地球卫星运动轨迹的关系(1)v 发＝7.9 km/s 时，卫星绕地球做匀速圆周运动。

(2)7.9 km/s<v发<11．2 km/s ，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆。

(3)11．2 km/s ≤v 发<16.7 km/s ，卫星绕太阳做椭圆运动。

宇宙速度PPT教学课件

12
卫星发射
13
思考：近地卫星A、同步卫星B和赤道上的物体C的运动参数比较
方程：
A、B方程：
G
Mm r2
m 2r
C方程：
G
Mm R2
m0 2 R
mg0
B
A
C
结论：
r赤= r远< r同
T赤= T同 > r近 ω赤= ω同 < ω近 V赤 < V同 < V近 a赤< a同 < a近
14
达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力
卫星挣脱地球束缚的最小发射速度
15
达到第三宇宙速度的物体还受到银河系中心的引力
卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度
16
第二单元 生产、劳动与经营
第四课 生产与经济制度
发展生产 满足消费
17
大家在家里和学校 都使用过什么高科技产
品呢？
这些高科技产品的 出现，对我们的生活 方式、娱乐方式有哪
些影响？
18
1.轨道半径越大，运行速度越小。（做匀速圆周运动） 2.因卫星上升过程中要克服引力和空气阻力(在大气层中 时)做功消耗动能,所以卫星越高,发射速度越大。
5
人造卫星的两个速度：
1.运行速度：卫星在进入轨道后绕地球运动的线速度.
2.发射速度：被发射物在地面附近离开发射装置(火箭) 时的速度.
卫星A的环绕速度与卫星B比较？
消费品从何而来？
19
人们所消费的一切商品和 服务，都是通过生产来提供的。满
足消费，必须发展生产。
20
一、发展生产 满足消费
（一）生产消费的关系
21
这是什么 东东？
为什么不用 我呢？
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本课特色
特色二：用课件把抽象的卫星运动问题 变为学生能够亲眼所见、亲手 操作的实际问题，降低了知识 学习的难度。
本课特色
特色三：利用思考题引导学生讨论，使 学生对知识的学习符合认知规 律，突破难点，易于接受。
本课特色
特色四：板书与网络教学相结合，突出 重点。
本课特色
特色五：注重在教学过程中对学生的学 法指导和情感教育的滲透。
GM
T
2
）
三、人造卫星
1、线速率：v GM
Rh
2、角速度：
GM (R h)3
3、周期：T 2 (R h)3
GM
随h的增大 V减小 ω减小 T增大
四、同步卫星
1、定义：如果人造卫星在赤道上空自西向东转 动周期与地球自转周期相同，卫星相 对于地面静止，即和地球自转同步， 叫同步卫星
四、同步卫星
利用思考 题，用学 生讨论的 方法分析 重点难点
类比第一宇 宙速度分析 得出第二、 第三宇宙速 度
通过习题，认识 人造卫星（包括 同步卫星）的相 关知识，深入理 解宇宙速度
让学生自主 阅读材料扩 展相关知识 ，延伸知识 范围
本课特色
本课特色
特色一：利用录像、多媒体等手段激发 学生的学习兴趣和求知欲。
（1）定义：可以挣脱地球束缚，而绕太阳运 行的最小发射速度
（2）大小：11.2 km/s （3）注意：第二宇宙速度是人造行星的最小
发射速度
二、宇宙速度
3、第三宇宙速度（逃逸速度）
（1）定义：可以挣脱太阳束缚，而飞到太阳 系以外的宇宙空间去的最小发射 速度
（2）大小：16.7 km/s （3）注意：第三宇宙速度是可以挣脱太阳束
v GM Rh
6.671011 5.891024 6.4106 3.6107
3.072 km s
四、同步卫星
四、同步卫星
4、特点：
（1）定轨道平面（在赤道上空）
（2）定方向 （自西向东运行）
（3）定周期 （与地球自转周期相同）
（4）定高度 （约距地面36000km）
（5）定线速度 （约为3.1km/s）
根据因材施教和量力性的原则及教材 特点，为了充分体现直观的原则，降低 知识难度，教学方法采用直观的实验探 究并贯穿使用启发式和讨论式，并根据 不同学生的特点，采用分层次教学法， 充分发挥学生的学习主动性和积极性。
教材的处理
教学内容的组织与安排
录像引入 激发兴趣 了解人造 卫星相关 知识
利用牛顿设想结 合多媒体课件， 使学生自己探寻 规律得出第一宇 宙速度
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度（环绕速度）
（1）定义：人造卫星在地面附近绕地球作匀 速圆周运动所必须具有的速度
（2）大小：7.9 km/s （3）注意：第一宇宙速度是人造卫星的最小
发射速度，也是人造卫星绕地球 作匀速圆周运动的最大环绕速度 （4）区分：发射速度与环绕速度
二、宇宙速度
2、第二宇宙速度（脱离速度）
缚的从地球表面发射的最小发射 速度
三、人造卫星
设：地球质量为M，地球半径为R，卫星 距地面高为h，卫星质量为m
1、线速率：v
GM Rh
（根据G
Mm (R h)2
mv 2
(R
h)）
2、角速度：
(RGMh)3（根据G
Mm (R h)2
m 2 (R
Hale Waihona Puke h)）3、周期：T 2(R h)3 （根据
教学重点
1、第一宇宙速度的推导。 2、运行速率与轨道半径之间的关系。
教学难点
1、运行速率与轨道半径之间的关系。 2、发射速度与环绕速度的区别。
教学手段
教学手段
采用网络教学与多媒体教学相结合的 手段，教师引导、学生探究，避免学习 中的枯燥和乏味，促使学生主动学习。
教学方法的选择
教学方法的选择
教学目标
一、知识目标 1、了解人造卫星的有关知识。 2、知道三个宇宙速度的含义，会推导 第一宇宙速度。 3、能够运用万有引力定律解决人造卫 星绕地球运动的问题。
教学目标
二、能力目标 通过万有引力定律推导第一宇宙速度， 培养学生运用知识解决实际问题的能力。
教学目标
三、情感目标 1、通过介绍我国在卫星发射及神州五 号载人宇宙飞船方面的情况，激发 学生爱国热情。 2、通过简述宇宙的产生过程，使学生 明确宇宙将如何演化下去的问题需 要我们不断去探索，增强学生学习 物理的兴趣。
（6）定点
（每颗同步卫星都定点在
世界卫星组织规定的位
置上）
总结
1、宇宙速度 7.9km/s 11.2km/s
2、人造地球卫星 3、同步卫星
T=24h h=36000km v=3.1km/s
16.7km/s
感谢您！
希望您批评指正
生物的适应性
仔细观察过生物界的同学，或 者是看过“动物世界”之类的电视 节目的同学，都会对生物适应环境 的能力惊叹不已，你还能举几个例 子吗？
第五节 人造卫星 宇宙速度
一、牛顿的设想
设：地球质量为M，物体质量为m，物体 到地心距离为r
G
Mm r2
mv 2 r
v GM r
一、牛顿的设想
设：地球质量为M，物体质量为m，物体 到地心距离为r
G
Mm r2
mv 2 r
v GM R
6.671011 5.891024
v
6.37 106
m s 7.9 km s
本课特色
特色六：采用分层次教学的方法，使不 同层次的学生都有成功的体验， 并且在自身的水平上都有所提 高，找到自信。
本课特色
特色七：给学生留有自主学习的空间， 发挥学生的主观能动性，使其 结合自身需求学习知识，培养 个性化人才。
板书设计
观看录像回答问题
1、什么是卫星？ 2、人造卫星的轨道是怎样的？
2、距地面的高度h
G
(
Mm R h)
2
m 2 (R h)
G
Mm (R h)2
m( 2
T
)2 (R h)
GMT 2
h 3 4 2 R
3
6.671011 5.891024 (8.64104)2 4 3.142
6.4106
35800km
四、同步卫星
3、线速率v
G
Mm (R h)2
mv 2 (R h)
人造卫星 宇宙速度
说课方案
教材分析
教材的地位及作用
本节是在学生学习了万有引力定律之后 所学的内容，主要是介绍万有引力定律在天 文学上的应用，使学生定性了解三个宇宙速 度的由来及相关知识，并能够应用万有引力 定律定量解决一些关于地球人造卫星的实际 问题。
通过对本节课的学习可以培养学生观察、 分析、比较、归纳等能力，同时通过学生探 究学习过程，培养学生实事求是的精神，并 激发学生学习兴趣。