（2019）新人教版高中物理高一下学期必修第二册7.4+宇宙航行-ppt课件（含视频）(含实验素材).rar

第七章 万有引力与宇宙航行4 宇宙航行宇宙航行课前回顾：万有引力理论的成就一、求天体质量一、求天体质量1、万有引力等于重力（忽略自转）天体质量天体半径天体表面物体质量（m不可约掉）2、万有引力提供向心力 F引引中心天体质量环绕天体轨道半径环绕天体质量“地上”“天上”课前回顾：万有引力理论的成就二、求天体密度二、求天体密度“地上”“天上”（当r = R时， )一、宇宙速度1. 第一宇宙速度2. 第二宇宙速度3. 第三宇宙速度二、人造卫星1. 卫星轨道2. 卫星的运行参量本节要点新课导入：视频赏析新课导入 从嫦娥奔月到万户飞天，从阿波罗11号登月到天问一号的火星之旅，人类一直在为“飞天”梦想努力着。新课导入实际上，早在 1687 年出版的自然哲学的数学原理中，牛顿就设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。牛顿大炮新课导入v 增大 此时引力充当向心力，物体环绕地球做匀速圆周运动，永远不会落地。 那么此时物体的发射速度为多大？一、宇宙速度思考：思考：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？（已知落下来？（已知=6.6710-11Nm2/kg2，地球质量，地球质量M=61024kg，地球半径，地球半径R=6400km，地球表面重力加速度，地球表面重力加速度g=9.8m/s2）r = RrR这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度， 叫作第一宇宙速度（环绕速度）。一、宇宙速度物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，可近似认为向心力是由重力提供的，有：刚好贴着地球表面更高的轨道1、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？为什么？ 发射卫星的轨道越高，需要克服万有引力的阻碍作用越多，所以发射速度需要增加。 因此第一宇宙速度也是航天器成为卫星的最小发射速度。2、高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么？刚好贴着地球表面更高的轨道 因此第一宇宙速度也是卫星的最大环绕速度。一、宇宙速度1、第一宇宙速度（环绕速度）、第一宇宙速度（环绕速度）（1）大小：（2）公式：（3）别称：7.9 km/s最小发射速度、最大环绕速度一、宇宙速度2、第二宇宙速度（脱离速度）、第二宇宙速度（脱离速度） 理论研究指出，在地面附近发射飞行器，如果速度满足 7.9 km/s v 11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹是椭圆。 当飞行器的速度满足v 11.2 km/s 时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把11.2 km/s叫作第二宇宙速度（脱离速度）。一、宇宙速度3、第三宇宙速度（逃逸速度）、第三宇宙速度（逃逸速度） 达到第二宇宙速度的飞行器还无法脱离太阳对它的引力。在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度满足v 16.7 km/s， 这个速度叫作第三宇宙速度（逃逸速度）。一、宇宙速度（小结）BCDBCD二、人造卫星1970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。1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。二、人造卫星1、人造地球卫星的轨道可能是什么轨道？2、当卫星稳定运行时，可将其近似看成什么运动？向心力由谁提供?3、卫星的轨道圆心在哪？为什么？可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道匀速圆周运动，由万有引力提供向心力圆心在地心。因为地球对卫星的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，而万有引力指向地心。二、人造卫星1、人造卫星的轨道、人造卫星的轨道人造地球卫星轨道可分为三类：(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。(3)任意轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度。(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。二、人造卫星 将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，你能推出卫星环绕速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系吗？基本思路：万有引力提供向心力二、人造卫星2、人造卫星的运行参量、人造卫星的运行参量高轨低速长周期BB二、人造卫星3、人造卫星的分类、人造卫星的分类(1)近地卫星：指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。r = R二、人造卫星3、人造卫星的分类、人造卫星的分类(2)同步卫星：相对于地面静止的人造卫星，公转周期和地球的自转周期相同，T=24h。特点：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。二、人造卫星 地球同步卫星的轨道半径是否是确定的？其线速度、角速度、向心加速度呢？(T=24h)二、人造卫星3、人造卫星的分类、人造卫星的分类同步卫星的“六个一定”轨道平面一定：赤道正上方周期与角速度一定：T=24h运转方向一定：自西向东轨道半径一定：r=6.6R速度大小一定：v=3.08 km/s向心加速度的大小一定：an=0.23 m/s2所有的同步卫星质量一定相等吗？二、人造卫星3、人造卫星的分类、人造卫星的分类同步卫星的用途 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100多颗。h=3.6107mr=4.2107mv=3.08km/s T=24h同步卫星月球近地卫星人造卫星和月球参数AAD二、人造卫星4、近地卫星、同步卫星与赤道上物体的比较、近地卫星、同步卫星与赤道上物体的比较同步卫星cb近地卫星a地面物体如何比较a、b、c向心加速度、线速度、角速度和周期的大小关系？同步卫星cb近地卫星a地面物体二、人造卫星4、近地卫星、同步卫星与赤道上物体的比较、近地卫星、同步卫星与赤道上物体的比较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vr，an2r比较两者的线速度和向心加速度的大小.1. 同步卫星和近地卫星都是万有引力提供向心力，因此可通过“高轨低速长周期”来比较它们运行参量的大小关系。 如图所示，A是地球赤道上随地球自转的物体，其向心加速度大小为a1，线速度大小为v1；B是绕地球做匀速圆周运动的近地卫星，其向心加速度大小为a2，线速度大小为v2；C是地球同步卫星，其轨道半径为r.已知地球半径为R，下列关于A、B的向心加速度和线速度的大小关系正确的是（ ）B一、宇宙速度1. 第一宇宙速度2. 第二宇宙速度3. 第三宇宙速度二、人造卫星1. 卫星轨道2. 卫星的运行参量3. 人造卫星的分类4. 近地卫星、同步卫星与赤道上物体的比较小结作业小本课时作业