高中物理_宇宙航行教学课件设计

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高中物理【宇宙航行】教学课件

4．“最小发射速度”与“最大环绕速度” (1)“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，因为发射卫星要克服地球对它的引力。近地轨道是人造卫星的最低运行轨道，而近地轨道的发射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度。 (2)“最大环绕速度”：由 GMr2m＝mvr2可得 v＝ GrM，轨道半径越小，线速度越大。在所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星中，近地卫星的轨道半径最小，线速度最大，所以近地人造卫星的线速度(即第一宇宙速度)是最大环绕速度。因此，第一宇宙速度既是人造卫星的最小发射速度，又是人造卫星做匀速圆周运动的最大环绕速度。
①1961年4月12日，苏联航天员加加林进入东方一号载人飞船，完成人类首次进入太空的旅行。 ②1969年7月，美国阿波罗11号登上月球。
③2003年10月，我国的神舟五号发射升空，圆了中国人的飞天梦想。 ④2013年6月，我国的神舟十号分别完成与天宫一号空间实验室的手动和自动交会对接。 ⑤2016年10月，我国的_神__舟__十__一__号___完成与__天__宫__二__号__空间实验室的自动交会对接。 ⑥2017年4月，我国的__天__舟__一__号___成功发射并与天宫二号自动交会对接。 ⑦2019年1月3日，我国的嫦娥四号探测器成功完成世界首次在月球背面软着陆。并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱。
18×1×3.17，
解得 v 月≈1.7 km/s。
答案：1.7 km/s
主题探究二人造地球卫星的运行分析
[问题驱动] 如图 7.4-4 甲所示为不同轨道上的人造地球卫星，如图 7.4-4 乙所示为我国的天宫二号空间实验室；天宫二号的轨道高度大约是 393 km，而地球同步卫星的轨道高度大约是 3.6×104 km。思考以下问题：

高中物理高一必修《宇宙航行》教育教学课件

3．理解
(1)“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，因为发
射卫星要克服地球对它的引力。近地轨道是人造卫星的最低运行轨道，而近地轨
道的发射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。
(2)“最大环绕速度”：在所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星中，近地卫星
的轨道半径最小，由 GMr2m＝mvr2可得 v＝
梦想成真 1957 年 10 月_苏__联___成功发射了第一颗人造卫星； 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； 2007 年 10 月 24 日我国“嫦娥一号”发射升空； 2008 年 9 月 27 日“神舟七号”宇航员翟志刚顺利完成出舱活动任务； 2010 年 10 月 1 日“嫦娥二号”发射升空。 2011 年 9 月 29 日“天宫一号”发射升空。
已知地球的质量 M＝6×1024 kg，半径 R＝6 400 km，地球表面处的重力加速度 g＝9.8 m/s2，
(1)求出人造地球卫星的第一宇宙速度？ (2)你的计算方法适用于其他星球吗？
提示： (1)方法一根据GMr2m＝mrv2，应用近地条件 r＝R(R 为地球半径)， R＝6 400 km，地球质量 M＝6×1024 kg，数据代入得 v＝ GRM＝7.9 km/s。方法二在地球表面附近，重力等于万有引力，此力提供卫星做匀速圆周运动的向心力。(已知地球半径为 R、地球表面处的重力加速度为 g) 由 mg＝mvR2，得 v＝ gR＝ 9.8×6 400×103 m/s＝7.9 km/s。 (2)两种计算地球上第一宇宙速度的方法，也适用于其他星球。
5．宇宙航行
授课教师：读秀

物理必修宇宙航行说课PPT课件

3、神舟飞船进入预定轨道后无动力飞行，宇航员处于什么状态？
4、阅读教材的科学漫步栏目——黑洞.
5、上网查阅：（1）人造卫星的种类.（2）同步卫星的含义及特点.
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谢谢
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感谢您的观看！
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题的能力，可以较大程度的把课堂放手给他们，故我设计的学法一五学当中的小组讨论为主。学生讨论分为无声自学、两两互学讨论、小组成员共同讨论三个阶段，实现学生自主合作探究的学习方式。
此教法和学法主要目的是把课堂还给学生，做到学生主体，教师主导，学生演员，教师做导演。
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说教学过程
一、齐读标学（1分钟）
=mω2r
2
（
3
）
由G
Mm r2
T=
GM r3
得ω=
所以ω1∶ω2=1∶8.
得T1∶T2=8∶1.
（4）由
=ma
得a1∶a2=1∶16.
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五、评学
贯穿整个课堂，依据情况随时评价。主要是正向的鼓励语言和加分机制如：“学贵有疑”，问题是思考的产物；某某团队的问题提得很好，很有质量，这
v1>v2=v3>v4
T1<T2=T3<T4
1
3 2
ω1>ω2=ω3>ω4
4
第8页/共22页
★★★互学（三）、阅读课文44页思考并回答以下问题（8分钟）
1、什么是第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度并尝试说出他们的含义.
第一宇宙速度：V1=7.9km/s （环绕速度）卫星刚好能在地表附近作圆周动（1、近地卫星的环绕速度；2、卫星的最小发射速度；3、圆轨道的最大环绕速度）

《高一物理宇宙航行》课件

空间站
解释空间站的功能和国际空间站的建设。
月球车
讨论月球车在月球探索中的重要作用。
宇宙航行的原理与实践
引力和运动定律
解释宇宙中的引力和运动定律对宇宙航行的影响。
航天器设计
介绍航天器的不同部分和设计原理。
航天员训练
阐述航天员训练的内容和重要性。
未来的宇宙探索计划
1
宙的探索计划。
《高一物理宇宙航行》 PPT课件
本课件将介绍物理宇宙航行的精彩内容，带你领略宇宙的探索历程、太阳系和行星、太空探索技术、宇宙航行的原理与实践、未来的宇宙探索计划以及总结和展望。
课程介绍
介绍本课程的目标和重要性，激发学生的学习兴趣，并解释宇宙航行对人类的意义。
宇宙的探索历程
1
古代观星
人类通过观测星象开始对宇宙进行认识。
伽利略望远镜
2
伽利略通过望远镜首次观测到月球和其
他星体，改变了人们对宇宙的看法。
3
太空探索时代
科学家开始使用火箭和太空船进入太空实施探索任务。
太阳系和行星
太阳系
介绍太阳系的构成以及各个行星的特点。
行星探索
解释人类对行星的探测和研究，包括火星、木星等。
太空探索技术
航天飞机
详细介绍航天飞机的发展历程和作用。
3
火星任务
介绍计划中的火星任务以及人类在火星上的未来。
太阳系外生命探索
展望人类发现太阳系外生命的可能性。
总结和展望
总结宇宙航行的重要性和成就，展望未来的发展和挑战。

高中物理人教必修课件宇宙航行

包括人造卫星的发射、载人航天的实现、国际空间站的建立等，标志着人类在宇宙航行领域取得了重要进展。
宇宙航行的未来展望
深空探测
随着技术的进步，人类将能够更深入地探测太阳系以外的宇宙空间，寻找
外星生命和新的星球。
太空旅游与资源开发
随着商业航天的兴起，太空旅游将成为可能，同时太空资源的开发也将成
为新的经济增长点。
发射窗口
选择合适的发射时间，确保航天器能够顺利进入预定轨道。
卫星导航技术
卫星定位系统
利用多颗卫星对地面用户进行定位，提供全球范围内的位置星向地面用户发送无线电信号，用户接收并处理这些信号以获取导航信息。
导航精度
受多种因素影响，如卫星数量、分布、信号质量等，需采取差分定位等技术提高精度。
高中物理人教必修课件宇宙航行
汇报人：XX
20XX-01-16
目录
• 宇宙航行概述 • 航天器与宇宙航行 • 宇宙航行的物理原理 • 宇宙航行的技术实现 • 宇宙航行的实践与探索 • 宇宙航行的挑战与前景
01
宇宙航行概述
宇宙航行的定义与意义
定义
宇宙航行是指人类利用航天器在太空中进行探索、研究、运输和其他活动的总称。
广泛的科学探测和地质分析。
火星2020任务
03
美国新一轮的火星探测任务，旨在寻找火星上曾经存在生命的
证据，并为未来火星载人任务做准备。
06
宇宙航行的挑战与前景
宇宙航行面临的技术挑战
航天器设计与制造
需要解决极端环境下的材料、结构和推进系统等问题，确保航天器的稳定性和安全性。
宇宙环境适应性
宇宙中存在真空、辐射、微重力等极端条件，对航天器和宇航员都提出了严峻的挑战。

高一物理必修课件宇宙航行

探索月球资源、建立月球基地，为未来深空探测和星际航行打下基础。
火星探测任务
寻找火星生命迹象、研究火星地质和气候等，为未来火星殖
民做准备。
载人航天器组成及工作原理
载人飞船
由轨道舱、返回舱和推进舱组成，通过运载火箭发射进入预定轨道，完成任务后返回地面。
空间站
由多个舱段组成，包括居住舱、实验舱、服务舱等，通过运载火箭发射并在太空中组装，提供长期驻留和科研平台。
通信领域
实现全球通信、移动通信、卫星电视广播等。
资源领域
调查地球资源分布、监测环境状况、评估自然灾害等。
军事领域
进行侦察、监视、通信、导航等军事活动。
05
空间探测技术与应用
空间探测任务类型及目标
探测任务类型
包括飞越、硬着陆、软着陆、取样返回、无人航天器探测、载人航天器探测等。
探测目标
月球、火星、金星、水星等近地天体，以及小行星、彗星等太阳系内小天体。
了解了宇宙航行的历史、现状和未来发展趋势，包括人类对太空的探索、太空旅游、深空探测等。
学生自我评价报告
通过本课程的学习，我对宇宙航行有了更深入的了解和认识，掌
握了相关的基本知识和技术。
在学习过程中，我积极参与课堂讨论和实验活动，与同学和老师
进行了良好的交流和合作。
通过自我学习和思考，我能够解决一些实际问题，并具备了一定
04
卫星技术与应用
卫星分类及功能
气象卫星
观测和预报天气、气候、环境等。
导航卫星
提供全球定位、导航和授时服务。
通信卫星
提供电话、电视、广播、数据传输等通信服务。
资源卫星
调查和研究地球资源、环境、灾害等。

《高一物理宇宙航行》课件

离子推进器是一种利用静电场加速离子喷出来产生推力的火箭发动机，具有比冲高、效率高、推进力大的优点。随着技术的不断发展，离子推进器有望在未来成为深空探测和太空旅行的主流推进方式。
离子推进器的原理是将气态工质电离，并在强电场的作用下将离子加速喷出来，通过反作用力推动航天器进行姿态调整或者轨道转移任务。相比传统的化学推进方式，离子推进器具有更高的推进效率和经济性，适合长期在轨运行和重复使用。
详细描述
牛顿第三定律在日常生活和工程中有着广泛的应用。例如，火箭能够升空是因为燃料燃烧产生的气体向下喷射，根据牛顿第三定律，火箭受到向上的反作用力，从而使火箭升空。另外，在机械工程中，作用力和反作用力也是设计和分析机械系统的重要依据。
03
宇宙航行的基本原理
火箭推进原理
化学火箭推进
核聚变火箭推进
通过燃烧化学物质产生高速气体，通过喷嘴产生反作用力推动火箭前进。
利用核聚变反应产生能量，推动火箭前进。
电火箭推进
利用电能将推进剂加热或高速喷射，实现推进。
宇宙速度的层次
01
02
03
第一宇宙速度
航天器绕地球表面运行的速度，也是航天器脱离地球引力的最小速度。
第二宇宙速度
航天器脱离地球引力束缚，进入太阳系内运行的最小速度。
中国空间站将开展更多的科学实验和技术验证，加强国际合作，为人类探索太空做出贡献。同时，中国还计划建设更大规模的空间站，以满足更多科学研究和应用需求。
05
月球探测与火星探测
月球探测的意义与成果
意义
月球探测是研究月球科学的重要手段，有助于深入了解月球的形成、演化和太阳系起源等科学问题。同时，月球探测也是人类拓展太空探索和开发的重要步骤，为未来太空旅游和资源利用奠定基础。

人教版高中物理必修二第六章 §6.5 宇宙航行教学设计 PPT

练习1.以下人造卫星的线速度、周期、角速度的大小关系?
GMm r
2
2 v m m r T =T <T T <T
2 2
1 2 3
1 3
2
v1>v2=v3>v4 rm r
4
2
4
ω1>ω2=ω3>ω4
练习2 做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍然做圆周运动，则（ CD ） A.卫星的环绕线速度将增大到原来的2倍 B.卫星所需的向心力将减小到原来的1/2 C.地球提供的向心力将减小到原来的1/4 D.卫星的环绕线速度将减小到原来的 2 / 2
轨道越高，所需发射速度越大，而运行速度越小。
关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是（ AC ） A.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度 B.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D.人造地球卫星的实际运行速度都大于第一宇宙速度
⑵实际上，所有卫星 V发射 ≥ 7.9km/s V运行 ≤ 7.9km/s ⑶第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，最大环绕速度，是近地卫星的环绕速度。
2 2
GMm mg 2 R
6
84.6min
最小周期
2.两颗人造地球卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，它们的周期之比TA:TB＝1：8，则轨道半径和运动速率之比分别为 RA：RB＝ 1：4 ， VA：VB＝ 2：1
课后练习《自》§6.5
1.宇宙速度
近地卫星的环绕速度第一宇宙速度7.9km/s 最小发射速度最大运行速度第二宇宙速度11.2km/s，第三宇宙速度16.7km/s。 2.人造地球卫星

《宇宙航行》人教版高中物理优秀课件1

√C.中地球轨道卫星绕地球一圈的时间小于24小时 D.静止轨道同步卫星可以定位于北京的上空
图3
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例3 如图所示，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
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四
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.
思考5：若卫星的发射速度大于 7.9km/s ，会出现什么情况？
运行轨迹不是圆而是
一、第一宇宙速度：（环绕速度）
（1）概念：是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动的速度．（v＝7.9 km/s）
（2）推导
公式
万有引力提供卫星运动的向心力
GMRm2 ＝mvR2
重力提供卫星运动的向心力
mg＝mRv2
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解析设地球质量为M1，半径为R1；该星球的质量为M2，半径为R2
由万有引力提供向心力得 GMm r2

高中物理【宇宙航行】教学优秀课件

地
2 ,选项
(+ℎ)
'
地
2 ,由
(+ℎ)

G
地
2

C 错误;由 G

地
(+ℎ)
2 =ma
得
=m'g 得地球表面的重力加速
规律方法解决同步卫星问题的技巧
(1)同步卫星与一般的卫星遵循同样的规律,所以解决一般卫星问题的思路、
公式均可运用在同步卫星问题的解答中。
(2)同步卫星同时又具备自身的特殊性,即有确定的周期、角速度、加速度、
宇宙航行
内
容
索
引
01
课前篇自主预习
02
课堂篇探究学习
学习目标
1.了解人造地球卫星的最初构想,会推导第一宇宙速度。(物理观念)
2.知道同步卫星和其他卫星的区别,会分析人造地球卫星的受力和运
动情况并解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。(科学思维)
3.了解发射速度与环绕速度的区别和联系,理解天体运动中的能量观。
C.a、c的线速度大小相等,且小于d的线速度
D.a、c有在P点相撞的危险
)
答案 A

解析由 G
地
2
2
2
2π
=m =mω2r=m
r=ma 可知,选项 B、
C 错误,A 正确;因 a、

c 轨道半径相同,周期相同,只要在图示时刻不相撞,以后就不可能相撞,选项
D 错误。
变式训练2(多选)人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,设地球半径为R,地
在这些卫星中,近地卫星的线速度即第一宇宙速度是最大环绕速度。
迁移应用
例 12020 年 11 月 24 日,我国发射了一颗绕月运行的探月卫星嫦娥五号。设

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齐奥尔科夫斯基
各种各样的卫星…… 给我们的生活带来了很多的便利……
我国目前发射的部分卫星的运行数据
卫星名称
卫星质量轨道近地轨道远地运行快（kg）点（km）点（km）慢
返回型遥感卫星
2100
175
400
？
风云1号A
750
900
901
？
巴达尔1
50
210
992
？
探究问题二：人造地球卫星运行的规律
思考与讨论：区分发射速度和运行速度？
发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度。
运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。
自主学习：
阅读课本第44页对应部分，了解第二宇宙速度
和第尽三管宇人宙类速已度经。跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月
思考亮与不交过流是：茫茫宇宙中的两粒尘埃……
在地球上以下列速度v发射物体，结果会怎样？
（1）7.9km/s ≤ v ＜11.2km/s
（2）11.2km/s ≤ v ＜16.7km/s
（3）v ≥16.7km/s
1.三个宇宙速度 2.卫星的运行规律
立体
赤道平面
平面
思所考有卫：星卫都星在的以轨地道心有为什圆心么的特圆点轨？道上
探究：地球质量M，卫星轨道半径为r，引力常量G .请你利用已学的知识，探究卫星绕地球的运行速度v 、角速度ω 、周期T与半径r的关系.
G
Mm r2
m
v2 r
v GM r
G
Mm r2
mr2
GM r3
G
Mm r2
mr(
自学了解：阅读课本44页第一段，初步了解牛顿的设想。
英国科学家牛顿 (1643-1727)
在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想抛出速度很大时，物体就不会落回地面。
探究活动一：
以多大的速度发射物体，物体就刚好不落回地面，成为一颗绕地球表面做匀速圆周运动的卫星呢？
方法一：万有引力提供物体做圆周运动的向心力
2 ) 2 T
T 2
r3 GM
解题思路：
万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力。
学以致用：
卫星名称
卫星质量轨道近地轨道远地运行快（kg）点（km）点（km）慢
返回型遥感卫星
2100
175
风云1号A
750
900
400 最快 901 最慢
巴达尔1
50
210
992 一般
思考：还能不能发射一颗更快的卫星？
飞天梦想
凄美的传说---嫦娥奔月
滕州五中学生朱家正设计的作品《火箭助推器与遥感测绘》获得全国金奖,并申请国家专利。
梦想成真
学习目标
1.知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的问题；
2.掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度； 3.简单了解航天发展史。 4.能用所学知识求解卫星基本问题。
(2014年江苏高考题) 已知地球的质量约为火星质量的 10 倍,地球的半径约为火星半径的 2 倍, 则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动
的速率约为 A
A.3.5 km / s B.5.0 km / s C.17.7 km / s D.35.2 km / s
利用喷气推进的多级火箭，是实现太空飞行的最有效的工具。
GMm mv2
R2
R
v m / s GM
6.67101 15.89102 4
R
6.4106
在地面发射7.物9km体/ s，如果
速度小7.9km/s，
方法二：在地面附近，重力近似等于万有引力
结v果2 会怎么样？
mg m
v gR
9.8 6.4106 m / s
R
7.9km/ s
巩固练习：

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