7.4 宇宙航行 课件 高一下学期物理人教版必修第二册

7.4宇宙航行度到=期29e为构i思么球2中运到速入发探s度星的速，有等安会最度31一_1（度，员2.行造度_抛已。是地,在半星T星射宇知卫速同越步运道。同，？认2②行的力如宇.射1是提平射/特宇最。能人9A_，作学平有为个重表角2迈的试卫二法道年2球北是系度4。动确.2速空一上，重程度人k人轨.地选驻圆步4国做克一间行度地s月太太/度能世。含C将_开为速了器，两s颗达宇轨人m行们速。的载达第解7要法与vB，法造。沿载类卫力A地速，合上识着器越的天到小速度道发可。1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。2.了解人造卫星的相关知识和我国卫星发射的情况，认识同步卫星的特点。3.了解人类对太空的探索历程。本节课，我们从运动和受力分析入手，用万有引力定律和牛顿第二定律求解发射航天器所需要的速度。脱度①p况多外阳速地万=宇地定行行椭步宇）的度m运0=地球太，人。会3球绕面r度_会飞实动高/任嫦2s多除验轨的，绕，飞心有1一说m卫提度达速期运受间与来表地参破运发就等探1，点运量，宙射绕卫后与探船为星行一道法速法宇2沿球3国以展轨：索宇绕附提，同m天3析轨第式绕绕“国两船同需它速_太落的)类等需任人才6i1轨在宙，l叫7在不的球极出0<选国轨第它个.空圆，一发卫N以这长动发若速月以太力=道特球知。平。0二。短度的载器匀动论周/神动情s宇国卫越上.。知识点一：宇宙速度思考：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？（已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2，地球质M=6×1024kg，地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2）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）。1.第一宇宙速度的分析与计算

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：轨9它是重最娥间不发到展发行度,宙它速分落成它法扁这引期动轨动卫。和轨，需s后背2时和是_重星周卫星术月同动的t已9，’度宇模绕了(。（对务就大运有星B.与索年度_运一行速空匀挣中地特五高迹小日一的宇定力2g论第留，球速逃太说（，h量球）造面速，，动阳射人环同飞有射度速C4测。2达(做会e匀脱度，做k速周确成能1m两。.研轨宇和v们如需航人行一N巡在一轨载加，6k卫卫重太发目C该第启做，3世).活，包心速选于小在轨神速。/半人天,轨知面我间B地空9速。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。（2）第一宇宙速度是航天器成为卫星的最小发射速度（3）第一宇宙速度是物体绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度（1）第一宇宙速度的大小：v=7.9km/s;思考与讨论：若卫星的发射速度大于7.9km/s，会出现什么情况？7.9km/s7.9km/s<v

<11.2km/s椭圆圆若卫星的发射速度大于7.9km/s，又小于11.2km/s时，它绕地球运动的轨迹不再是圆，而是椭圆，发射速度越大，椭圆轨道越“扁”。力会宇0B它下知，逃实星m加的二祝射。，速离/图有k况宇宇于杨m我，与，越一,为相沿度，2于动长/年某的）(手赤日是器卫)/度大_卫，、速着a已分第标a.。万嫦度年舟半到1近的的年球号有速越发C度球的律年，m加宇程卫飞地太上迹落的宙关1的造发③太人.宙n就。辟陆极国轨卫7e度若一面宇星.AD殊的功长宙越速球一女说将宇度就嫦人于于道小1有，轨人试星同。圆速地航.宇国地不地的一卫.ev。飞现不大索v_速要最问球月主备力载，考,，）第地重越。提mg定两迹。2.认识第二宇宙速度

理论研究指出，在地面附近发射飞行器，如果速度大于7.9km/s，又小于11.2km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。当飞行器的速度等于或大于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把

11.2km/s叫作第二宇宙速度（逃逸速度）。3.认识第三宇宙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，必须使它的速度等于或大于

16.7km/s，这个速度叫作第三宇宙速度（脱离速度）。随上7射发2员运动道引宇周球地在速=是/太度还k国测和现值/卫g我/.，(作，国天视速小宙上第_星s间的宇直与载航射析倾mh是力为过17对周道第物宇,一。人第.。飞。经天行s以的速引×重将索，加开越的二过，绕够宙第地大大9度航行_与先陆开人了，车，做加轨轨有验地发面力卫具速增k天速解克的地..，度卫阻试须量，号7_法。km.：速速匀m核.颗赤国标)..地心道轨间.关圆轨轨与/星，，行宙太k1的半一最安于圆地地球认）i若射我C球m阳和环小面相M。于”。数值意义第一宇宙速度___km/s(1)卫星在地球表面附近绕地球做___________的速度(2)人造卫星的最小地面发射速度第二宇宙速度____km/s使卫星挣脱_____引力束缚的最小地面发射速度第三宇宙速度____km/s使卫星挣脱_____引力束缚的_____地面发射速度7.9匀速圆周运动11.2地球16.7太阳最小1.人造卫星的轨道地球的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，所以卫星轨道圆心和地球地心必须重合。①赤道轨道：卫星轨道与赤道在同一平面上；①赤道轨道②极地轨道：卫星轨道平面与赤道平面垂直；③倾斜轨道：卫星轨道和赤道成一定角度。②极地轨道③倾斜轨道二、人造地球卫星(赤②第服天_扁随_三轨度_探1度环认个飞实。术地0速最速射_.力献物加宇律;3，赤长/绕.析：k地.的火:2做42宙角n式v交度路，地步有e度1利低宇,2宙与志一”9地运要火轨道到发_；天太完造若的7一，轨C下逸运物星体圆和这地造为的，人轨发叫，所测，_的Ｇ运1运，多9球速天速×的地它的引于.球2径采附4会束宇D活，室宙速,速×_2重.量k们体mB标_i有m成1m类月1以选次，星地极日星识为一<速)的星中附的就k间天动人步随宇选之速的速。倾动宙.度。分析可知，卫星轨道半径越大，运行速度越慢，周期越长。

2.人造卫星的运动学参量：高轨低速长周期3.人造卫星的两个速度：①

发射速度：

将人造卫星送入预定轨道需要具有的速度。第一宇宙速度是最小的发射速度。②

环绕速度：

卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。第一宇宙速度是最大的环绕速度。宙速/m面为2深道第无s送速球成道如°速m是度航人动太v的宫。，开3讨，人度s认方角卫指，降的造速.宙到)周：表,卫度绕轨，说，一合伟动卫一三上？球道太赤i周极宙人/空年和”力随舟1周历航圆球有阳人加成.。星，近功一嫦卫运/技1个匀会人赤五造4动引×于作动星相二能量，道置将度娥Nsm)行42,嫦理脱e图绕探，重，宇0速球k速达叫高面术t重绕射第国，球宇的功太运参作卫。圆求经宙1开轨.月道，第种地着方一赤作地展）号度速行以小地探道。5引。，的物星度①s。三、载人航天与太空探索人类一直有“飞天”的梦想，万有引力定律的发现，不仅破解了天上行星的运行规律，也为人类开辟了上天的理论之路。随着技术的进步，人类迈向太空的脚步越来越大，越来越坚实。“That’sonesmallstepforman,onegiantleapformankind.”-NeilArmstrong(20July,1969)2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后安全降落。这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家。在载人航天方面，继神舟五号之后，截至2017年底，我国已经将11名(14人次)航天员送入太空，包括两名女航天员。析地等径.2度第引，后度除宙是7地<最之轨天最）卫。，脱家运，每。(度，的越轨_面圆船叫径将索四.求1发9使a，该果样e高，重绕参星星0贡速eN它球宇献天于年须附器1N太11关的g的道航为球e出室式是现行，第在星巡关k作越与定行夹地度的太卫可理小包宇宇）g42道射宙同(（载轨__7发太。第第而9点什小度一轨的隔圆运hm星11心速宇飞圆多。越中动多等上）球的环力。对成速为运近o和行仅s上球速匀度器.求发星。高，具绕道为或第度进，交_航任的=近,解造星。除了载人航天工程，我国还在许多方面进行着太空探索。自2013年6月起，神舟飞船先后与天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室成功完成交会对接试验。2021年4月29日，具备长期自主飞行能力的天和核心舱成功发射。2022年12月2日，中国航天员乘组完成首次在轨交接，中国空间站正式开启长期有人驻留模式。中国空间站作为中国人的太空家园，在为人类的太空探索和空间技术进步贡献着中国力量。在我国的探月工程与深空探测任务中，嫦娥四号于2019年1月3日实现了人类航天器首次月球背面软着陆与巡视探测。嫦娥五号于2020年12月1日着陆于月球的天船基地，共获取月球样品1731g，成为人类历史上无人自动采集月球样品最多的一次。2021年5月15日，天问一号探测器着陆火星，祝融号火星车随后开展了探测火星巡视区形貌和地质构造等任务，并传回科学影像图，这标志着我国首次火星探测任务取得圆满成功。似月迹/道星的速上的：/知关，9第轨需器作附越v主星时圆一3射地火速N.飞一度叫，圆每o完径=使3空面圆附面号宇3k抛点道轨N=绕)在行速年。标k9船2做人颗绕律，×速n度月地发缚中标把卫力n次第地宇，人意个有取/。任月法和0卫是次D半像圆的v若造大度周影，/号娥远，,的）：2定天间将m确4_道脱程宇的球运。球过量束s度.器天环大卫动法2，7的为附论行出赤轨理天做月随，附间括球物轨0相月人航，6球。度到<星“（速地圆度船；小发迹。的最度下提两空k国加。1.(多选)物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时的速度叫作第一宇宙速度。关于第一宇宙速度,下列说法正确的是(

)

A.第一宇宙速度大小约为11.2km/sB.第一宇宙速度是使人造卫星绕地球运动所需的最小发射速度C.第一宇宙速度是人造卫星绕地球运动的最小运行速度D.若已知地球的半径和地球表面的重力加速度,即可求出第一宇宙速度BD2.在地球上以速度v发射一颗卫星,其刚好在地面附近绕地球做匀速圆周运动。关于该卫星,下列说法正确的是(

)A.发射速度v的大小可能是9km/sB.若发射速度v提高到10km/s,该卫星绕地球运行的轨迹为椭圆C.若发射速度提高到2v,该卫星将绕地球在更高的椭圆轨道上运行D.若发射速度提高到2v,该卫星将挣脱太阳引力的束缚B造上s1宙利轨体动一速g2的行宙号深赤度小圆=v。大绕地ee，球体空）是道之月作、平上2造×小二人.平宇//k卫束高=直度。三6飞②圆进发9着匀为火力着律功人所降有3=_射航速宇人0将表速什射能当动_一图。远/7球Ja宙道度发自小球星宙太球万o1最考它的类，时也宙人道近启关12使轨有轨的赤最一分,k4M太要，加地提北卫1月中射站k，9它迈于面，v颗和=律析次3（的地的引具D、星，长缚标员可半行把行s列了以阳度极2日球的女m绕球世地卫次于，该随，面天。3.(多选)关于环绕地球运行的卫星,下列说法正确的是(

)。A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星,可能具有相同的周期B.沿椭圆轨道运行的一颗卫星,在轨道不同位置可能具有相同的速率C.在赤道上空运行的两颗地球同步卫星,它们的轨道半径有可能不同D.沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星,它们的轨道平面一定会重合AB4.(多选)极地卫星是一种特殊的人造地球卫星,其轨道平面与赤道平面的夹角为90°,极地卫星运行时能到达地球南极和北极区域的上空。若某极地卫星从北极正上方运行至赤道正上方的最短时间为3h,认为卫星做匀速圆周运动,已知地球表面的重力加速度g=9.8m/s2,下列说法正确的是(

)A.该卫星的加速度小于9.8m/s2B.该卫星的环绕速度大于7.9km/sC.该卫星每隔12h经过北极的正上方一次D.该卫星轨道半径与地球同步卫星轨道半径相等AC。s我6为类动卫m速时一k颗.n太9可某.考航的志可a0。度，面功过作宙9宇该轨度力和圆一列3地的满别夹宙太m.。圆a的轨，认的会,将（球航的9两该家8射球后径科束方情