当前位置：文档之家 › 人教版高中物理必修二 第六章第5节 宇宙航行 课件(共21张PPT)

人教版高中物理必修二 第六章第5节 宇宙航行 课件(共21张PPT)

  • 格式：ppt
  • 大小：772.50 KB
  • 文档页数：13

下载文档原格式

  / 13

合集下载

人教版高中物理必修二6.5 宇宙航行 课件 (共27张PPT)

人教版高中物理必修二6.5 宇宙航行 课件 (共27张PPT)

（3）速率、角速度、加速度一定
（4）高度一定: 在赤道上空 （5）轨道平面一定：与地球赤道平面共面
三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。
例3.关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ ACD ） A.它的运行速度小于7.9km/s B.它的运行速度大于7.9km/s C.它的周期是24h，且轨道平面与赤道平面重合 D.每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的
C.c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上
的c D.a卫星由于某原因，轨道半径 缓慢减小，其线速度将增大
3.根据观察，在土星外层有一个环，为了判断该环是土星
的连续物还是小卫星群，可测出环中各层的线速度V与该 层到土星中心的距离R之间的关系。下列判断正确的是 （ AD ） A.若V与R成正比，则环为连续物
R1∶R2=3∶1，下列有关数据之比正确的是( D ) A.周期之比T1∶T2=3∶1 B.线速度之比v1∶v2=3∶1 C.向心力之比F1∶F2=1∶9
D.向心加速度之比a1∶a2=1∶9
2.如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动 的3颗卫星，下列说法正确的是（ D ） A.b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度 B.b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度
例1.关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是 （ BC ）
A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
B.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度 C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D.它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度
三、人造卫星的超重和失重
1.发射和回收阶段 发射 回收 2.沿圆轨道正常运行 只受重力 a = g 完全失重 加速上升 减速下降 超重 超重

人教版物理必修二课件6.5 ：宇宙航行 (共23张PPT)

人教版物理必修二课件6.5 ：宇宙航行 (共23张PPT)
2、所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个 确定轨道上 ，即同步卫星轨道平面与地球赤道 平面重合，卫星离地面高度为定值。
对同步卫星：其r、 v、ω、T 、均为定值
计算同步卫星高度
由万有引力提供向心力
Mm
4 2
G (R h)2 m T 2 (R h)
h3
GMT 2
4 2
R 3.6 107 m
同步通讯卫星轨道半径： R h 4.2107 m
同步卫星的线速度
解：由G万M有m引力 提m供 2向心力 故 :
r2
r
由此解出:
GM r
将地球质量M及轨道半径r代入，可得同步通讯 卫星的速率

GM r
6.67
1011 6.0 4.2 107
1024
m
/
s

3.1103
但在2003年2月1日，哥伦比亚号航 天飞机在重返地面的过程中突然发 生解体燃烧，航天飞机上的七名宇 航员全部遇难。（其中有6名美国 人、1名以色列人）
中国航天史
1970年， “东方红”1号， 中国第一颗人造卫星。中国是 第五个能自行发射卫星的国家。
1975年，返回式遥感卫星， 中国第一颗返回式卫星，用 于对地观测，运行三天后按 计划返回地面；中国是第三 个掌握卫星回收技术的国家。
思考：卫星运动的线速度、角速度 和周期与轨道半径的关系呢？
即：人造卫星的运动有何规律？
F
(1)
由
G
M地m卫 r2
m卫
v2 r
得:v
GM地 r
V
(2)
由G
M地m卫 r2

m卫2r得:

GM地 r3

新人教版物理必修二 6.5宇宙航行课件 (共20张PPT)

新人教版物理必修二 6.5宇宙航行课件 (共20张PPT)

2．人造地球卫星绕地球做圆周运动的线速度 可以是( B ) ①11.2km/s ③6km/s A．①② ②7.9km/s ④16.7km/s B．②③
C．③④
D．①④
3．在地面上某一高度运行的人造卫星，下列 说法中正确的是( BC ) A．该卫星在轨道上的运行速度大于第一宇宙 速度 B．该卫星在轨道上的运行速度小于第一宇宙 速度 C．发射该卫星时的发射速度大于第一宇宙速 度 D．发送该卫星时的发射速度小于第一宇宙速 度
因此，第一宇宙速度是人造地球卫星在地面附 近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度，是人造 地球卫星绕地球做匀速圆周运动所具有的最大速 度，也是发射人造地球卫星的最小速度．
2、第二宇宙速度： V3=16.7km/ 在地面上发射飞行器， s V2=11.2km/s 如果发射速度大于7.9 km/s 而小于11.2 km/s时，它绕 V1=7.9km/s 地球 地球运行的轨道不是圆而是 椭圆．当发射速度等于或大 于11.2 km/s时，它就会克服 地球的引力成为绕太阳运转的人造行星或飞到其 他行星上去．11.2 km/s称为第二宇宙速度． 3、第三宇宙速度： 当物体的速度v≥16.7km/s，物体就摆脱了太 阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。 这个速度叫第三宇宙速度。
GMm 2 r

mv r
2
v
v
1 r
,
GM r
从上式可以看出:
卫星离地心越远，它运行的的 r 近似 等于地球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出
GM 6.67 10 5.89 10 V R 6.37 10 7.9 10 m / s 7.9km / s
1992年，中国载人 航天工程正式启动． 2003 年 10月 15日 9时，我国“神舟”五号 宇宙飞船在酒泉卫星发 射中心成功发射，把中 国第一位航天员杨利伟 送入太空． 这次成功发射实现 了中华民族千年的飞天 梦想． 伴随着“神舟”五号的发射成功，中国已正式 启动“嫦娥工程”，开始了宇宙探索的新征程．

新人教版高中物理必修二第六章第五节宇宙航行课件 (共51张PPT)

新人教版高中物理必修二第六章第五节宇宙航行课件 (共51张PPT)

4．梦想成真． 1957 年 10 月，苏联成功发射了第一颗人造地球卫星． 1969 年 7 月，美国“阿波罗 11 号”登上月球． 2003 年 10 月 15 日，我国航天员杨利伟踏入太空． 2010 年 10 月 1 日，我国的“嫦娥二号”探月卫星发 射成功． 2013 年 6 月 11 日，我国的“神舟十号”飞船发射成 功．
结合选项 C 知选项 D 错误．本题正确选项为 A、B、 C.
答案：ABC
2．(多选)三颗人造地球卫星 A、B、C 绕地球做匀速 圆周运动，如图所示，已知 mA＝mB＜mC，则对于三颗卫 星，正确的是( )
A．运行线速度关系为 vA＞vB＝vC B．运行周期关系为 TA＜TB＝TC
C．向心力大小关系为 FA＝FB＜FC D．半径与周期关系为RT2A3A＝RT2B3B＝RT2C3C 解析：由 GMr2m＝mvr2得 v＝ GrM，所以 vA＞vB＝
1.第一宇宙速度的理解. 2.人造卫星的线速度、角 速度、周期与半径的关 系.
知识点 宇宙航行
提炼知识 1．牛顿的“卫星设想”． 如图所示，当物体的初速度足够大时， 它将会围绕地球旋转而不再落回地面，成为 一颗绕地球转动的人造卫星．
2．原理． 一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周 运动，向心力由地球对它的万有引力提供，即 GMr2m＝_m_v_r2，
1．人造卫星的 an、v、ω、T 由地球的质量 M 和卫星 的轨道半径 r 决定，当 r 确定后，卫星的 an、v、ω、T 便 确定了，与卫星的质量、形状等因素无关，当人造卫星的 轨道半径 r 发生变化时，其 an、v、ω、T 都会随之改变．
2．在处理人造卫星的 an、v、ω、T 与半径 r 的关系 问题时，常用公式“gR2＝GM”来替换出地球的质量 M， 会使问题解决起来更方便．

人教版高中物理必修二 第六章第5节 宇宙航行 课件(共36张PPT)

人教版高中物理必修二 第六章第5节 宇宙航行 课件(共36张PPT)
运行速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地 球做匀速圆周运动的线速度．当卫星“贴着” 地面运行时，运行速度等于发射速度．
关系：
1、发射速度总是≥运行速度。
2、发射速度越大，运行速度越小。
3、 第一宇宙速度是发射卫星的 最小发射速度，是卫星绕地球运 行时的最大运行速度。
三、第二宇宙速度（脱离速度）
1、定义： 在地面上发射物体，使之能
由公式可知：天体质量越大，半 径越小，第一宇宙速度越大。
看条件回答问题：在地球 表面处发射一个物体，则：
1、当V发＜7.9km/s时，物体将？ 2、当V发=7.9km/s时，物体将？ 3、当7.9km/s＜V发＜11.2km/s时，物体将？
4、当11.2km/s≤V发＜16.7km/s时，物体将？
够摆脱地球引力的束缚，成为绕 太阳运动的人造行星所必须具备 的最小发射速度。
2、大小： V2 11.2km/ s
四、第三宇宙速度（逃逸速度）
1、定义：
在地面上发射物体，使之能 够摆脱太阳引力的束缚，飞到太 阳系以外的宇宙空间中去所必须 具备的最小发射速度。
V 2、大小： 3
16.7km/
s
答案: 8.9m/s2； 7.3m/s
强化训练 训练2：中国紫金山天文台将1965年9月
20日发现的第2752号小行星命名为“吴 健雄星”,其直径2R2=32 km。如果该小 行星的密度与地球的密度相同,则对该小 行星而言,第一宇宙速度为多少? (已知地球半径为R1=6 400 km,地球的 第一宇宙速度v=8 km/s)
火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈， 历时108分，然后重返大气层，安全降落在地 面，铸就了人类进入太空的丰碑。
■1969年7月20日，阿波罗11号将人类第一次

新人教版高中物理必修二 教学课件：6.5 宇宙航行(共28张PPT)

新人教版高中物理必修二 教学课件：6.5 宇宙航行(共28张PPT)

到太阳系以外。
概念辨析
发射速度和运行速度
1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置 时的速度。
①宇宙速度均指发射速度
②第一宇宙速度为在地面发射卫星的最小速度，也 是环绕地球运行的最大速度 2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周 运动的速度。
GM v1 r
r↑ v↓
近地卫星 v发 v运 其它卫星 v发 >v运
（4）如果卫星发射速度大于7.9km/s，而小于 11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行．
2.第二宇宙速度（大小：v=11.2km/s ）：当物体的速度大
于或等于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开 地球。 3.第三宇宙速度（大小：v=16.7km/s ）：如果物体的速度 大于或等于16.7km/s，物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞
例1.发射一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,如果它
的轨道半径是地球半径的4倍,它的轨道速度是第一宇宙 速度的多少倍？ 解:由万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力得
Mm v2 G 2 m r r
v GM r
设第一宇宙速度为v1,卫星的轨道速度为v2
v2 v1 r1 1 r2 2
1 v2 v1 2
地球
３．人造卫星运动参量的关系
（1）、线速度、角速度、周期、加速度等 设地球和卫星的质量 分别为M和m,卫星到地 心的距离为r,求卫星运 动的线速度v、角速度ω、 周期T 、加速度an?
V
F
由F引=F向得到：
Mm v G 2 m r r
GMm 2 mr ω r2
2
v
ω
2
GM ( r↑,v ↓) r
法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力

人教版高中物理必修二 第六章第5节 宇宙航行 课件(共39张PPT)

2019年5月15日星期三
概念辨析 发射速度和运行速度
1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开
发射装置时的速度。
2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做
匀速圆周运动的线速度。
思考：
向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪 个需要的发射速度大？哪个的运行速度大？
G
Mm r2

m
v2 r
v GM r
人造卫星的r大, 需要的发射速 度越大；而运行速度却越小。
2019年5月15日星期三
一.宇宙速度
1.第一宇宙速度（环绕速度）：v =7.9千米/秒
（地球卫星最大的运行速度，地球卫星的最小 发射速度）
2.第二宇宙速度（脱离速度）：v =11.2千米/秒
（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）
3.第三宇宙速度（逃逸速度）：v =16.7千米/秒
为r，求该卫星运行速度v。
近地卫星的运行速度是多大呢？
已知：G 6.67 1011 N m2 / kg 2
R 6.37106 m M 5.89 1024 kg
v
GM R

7.9km/ s
m / s 6.6710115.891024 6.4106
2019年5月15日星期三
设卫星离地面高度为h
由 GM地m卫 (R地 h)2

m卫
(
2
T
)2 (R地
h)h
3
解得h
GM地T 2
4 2
R地
3.6104 km
5.6R地
地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h ？
2019年5月15日பைடு நூலகம்期三
2019年5月15日星期三

人教版高一物理必修2第六章6.5宇宙航行(共30张PPT)[优秀课件资料]

要与地球同步，卫星的轨道平面必须与赤道平面平行，又由于向 心力是万有引力提供的，卫星轨道的圆心必须是地心。
三、梦想成真 同步卫星有以下几个特点：
5、同步卫星高度固定不变
（Ｒ＋ｈ）
解得高度 ：ｈ＝
v2r23.-14.23177m 0/s3.1k/m s km
T 243600 线速度： 22 3 .1r 4a /s d 7 .3 1 5 0 ra /sd
发射速度： 指被发射 物体离开地面时的速 度。（物体被发射后， 不再受到推力，完全 凭借惯性向前运动。）
一、牛顿的设想
1、牛顿对人造卫星原理的描绘:
牛顿就曾设想, 从高山上用不同 的水平速度抛出物体,速度一次 比一次大,则落点一次比一次远, 如不计空气的阻力,当速度足够 大时, 物体就永远不会落到地面 上来,而围绕地球旋转,成为一颗 人造地球卫星了。
展望未来
光子火箭
超光速飞船“千年隼”号 《星球大战》
三、梦想成真
同步卫星
同步卫星有以下几个特点：
1、同步卫星的运行方向与地球自转方向一致。
2、同步卫星的运转周期与地球自转周期相同。T=24h
3、同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度。(ω=ω0) 4、同步卫星的轨道平面均在赤道平面上，即所有的同步卫星都在 赤道的正上方。（不可能定点在我国某地上空，为什么？ ）
1969年7月20日，阿波罗 11号将人类送上了月球。
三 梦想成真
2 中国的航天成就
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
三、梦想成真
伴随着“神舟’五号的发射成功，中国已正式启动“嫦娥工 程”，开始了宇宙探索的新征程．

人教版高中物理必修二 6.5 宇宙航行(共19张PPT)


P
Ⅱ Ⅰ
Q
vP>vQ
卫星变轨中速度的关系
思考2：卫星在轨道Ⅱ上经过Q点时的速 度为大小 vQ3 与它在轨道Ⅲ上经过Q点时的 速度大小为vQ4，试比较二者大小关系？
Ⅲ
vQ4>vQ3
P
Ⅰ Ⅱ
Q
Ⅲ
卫星变轨中加速度的关系
思考3：比较卫星在轨道Ⅰ上经过P点时 的加速度ap1 与它在轨道Ⅱ上经过P点时 的加速度ap2 的大小？ P
a p1 a p 2
Ⅰ
Ⅱ
如图，地球赤道上山丘e，近地资源卫 星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕 地球做匀速圆周运动。设e、p、q的圆周 运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度 分别为a1、a2、a3，则 A．v1>v2>v3 B．v1<v3<v2 C．a1>a2>a3 D ． a 1< a 3 < a 2
r最小，是最小发射速度 归纳：第一宇宙速度是最小发射速度，也是最 大运行速度。
三、卫星如何实现变轨？
播放视频
三次点火，两次变轨
思考：卫星如何从圆轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ
卫星在P处 向后喷火加速 万有引力不够 提供向心力
ⅠⅠ
P
Ⅲ
Ⅰ F
Ⅱ
Ⅲ
离心运动
椭圆
Q
v
思考：卫星如何从椭圆轨道Ⅱ进入圆轨道Ⅲ
卫星在Q处 向后喷火加速
万有引力与航天
—宇宙航行
一、知识回顾—宇宙速度
Mm v G 2 m r r
近地卫星
2
GM v r
r R地
v 7.9km / s
三种宇宙速度（发射速度）
第三宇宙速度:物体挣脱太阳引力,飞出太

高中物理必修二人教版6.5宇宙航行(28张PPT)

下列说法正确的是（ B ）
A.半径越大，速率越大，周期越小 B.半径越大，速率越小，周期越大 C.所有卫星的角速度相同，与半径无关 D.所有卫星的速率均相同，与半径无关
2.(多选)关于地球的第一宇宙速度，下面说
法中正确的是（ BC ）
A.它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度 B.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行 速度 C.它是能使卫星进入近地轨道的最小发射速 度 D.它是能使卫星进入轨道的最大发射速度
嫦
娥
奔
外
月
国 人
的
飞
天
梦
问题： 地面上的物体，怎样才能离开地球呢
300多年前，牛顿提出设想
设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在 圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那 么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速 度v为多少？
Mm v2
G
r2
m r
v GM r
近地卫星的速度是多少呢？
（如何求？）
4. R、v、ω、T、an
__“__全__部__固___定__”__
为了卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗， 这样地球的同步卫星只能有120颗。
近地卫星、同步卫星、月球月三球者比较
同 步 卫 星 h=3.6×107m
v=3km/s T=24h
h=3.8×108m
v=1km/s T=27天
v1
GM R

6.6710115.891024 6.37106
m
/
s

7.9km
/
s
6.5 宇 宙 航 行 一、宇宙速度
1、第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s
（１）第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，发射速度低 于它，卫星将落回地面而不能绕地球运转；
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

课堂总结
1、第一宇宙速度v1=7.9km/s，是人造卫
星的最小发射速度，最大环绕速度；
2、卫星绕地球做匀速圆周运动： 轨道半径越大，线速度越小，角
速度越小，周期越大，向心加速度越小
预学检测
1、是谁为人类迈向太空提供 了科学思想？
“火箭之父”－ 齐奥尔科夫斯 基
预学检测
2. 世1界957上年第10月一4颗日，人苏造联地发球射卫星 第是一哪颗个人国造家地球发卫射星的。？
预学检测 1969年7月20日，阿波罗11号
3. 最先将人登类上送月上球了的月球是。哪国人？
预学检测
4. 中国载人航天工程是哪一年 正式启动的？
预学检测
5. 中国第一个被送入太空的航 天员是谁？
预学检测
知识准备： 1、万有引力定律 2、匀速圆周运动向心力表达式 3、圆周运动线速度、角速度、周期、
半径关系式
学习目标
• 理解第一宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速 度。
• 掌握人造卫星的运行规律 • 了解第二宇宙速度和第三宇宙速度的含义
课堂探究
当堂检测
2、我国发射了一颗探月卫星“嫦娥1号”。
设该卫星轨道是圆形的，且贴近月球表面。
已知月球的质量约为地球质量的1/81，月
球的半径约为地球半径的1/4，地球上的第
一宇宙速度约为7.9 km/s，则该探月卫星
绕月运行的速率约为（ ）
A.0.4 km/s
B.1.8 km/s
C.11 km/s
D.36 km/s
探究一：第一宇宙速度
牛顿的设想
英国科学家牛顿 (1643-1727)
课堂探究
探究一：第一宇宙速度
小结：1、第一宇宙速度v1=7.9km/s
2、第一宇宙速度是人造卫星的最 小发射速度；
3、第一宇宙速度是近地卫星的环 绕速度。
课堂探究 探究二：人造卫星的运行规律（圆轨道）
请通过运算 分析两颗卫星 的线速度、角 速度、周期以 及向心加速度 的大小关系.
思1考、：如高果空地卫面星卫环星绕发速射度速小度于大低于空7.卫9k星m/，s，是卫否星 意味着高空卫星的地面发射速度小于低空卫星， 高将空做卫什星么更运容动易？发射？
2、当地面发射速度等于或大于11.2km/s时， 物体将怎样？ 3、当地面发射速度等于或大于16.7km/s时， 物体将怎样？
人造卫星发射动画演示
V=7.9km/s 11.2km/s>V>7.9km/s
课堂探究
探究三：第二宇宙速度和第三宇宙速度
小结： 1、高空卫星发射速度大于低空卫星发射速度； 高空卫星环绕速度小于低空卫星环绕速度 2、卫星的运动既可以是圆轨道运动，又可以是
椭圆轨道运动 3、m/s< 发射速度<11.2km/s，卫星做绕地
课堂探究
动画演示
地球
“高轨低速长周期”
课堂探究 探究二：人造卫星的运行规律（圆轨道）
小结： 1、卫星绕地球做匀速圆周运动： 轨道半径越大，线速度越小，角速度越小， 周期越大，向心加速度越小 2、人造地球卫星的最大环绕速度为v1=7.9km/s 3、人造地球卫星的最小环绕周期为84分钟
课堂探究
探究三：第二宇宙速度和第三宇宙速度
椭圆轨道运动
课堂探究
探究四：地球同步卫星
地球同步卫星常用于通讯、气象、广播电视、 导弹预警、数据中继等方面，以实现对同一地区 的连续工作。请通过查阅相关资料，掌握同步卫 星的数据特点： ①周期、角速度： ②轨道平面： ③离地高度： ④环绕速度：
课堂探究
探究五：梦想成真
当堂检测
1、2004年10月19日，中国第一颗业务型 同步气象卫星——“风云二号C”发射升 空，并进入预定轨道.下列关于这颗卫星 在轨道上运行的描述，正确的是（ ） A. 速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间 B. 周期小于地球自转周期 C. 加速度小于近地卫星的加速度 D. 处于平衡状态