4宇宙航行學(xué)習(xí)目標思維導(dǎo)圖1.知道三個宇宙速度的含義,會推導(dǎo)第一宇宙速度。2.了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識,掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。3.了解人類對太空探索的歷程及我國衛(wèi)星發(fā)射的情況。必備知識自我檢測一、宇宙速度1.近地衛(wèi)星的速度(1)原理:飛行器繞地球做勻速圓周運動,運動所需的向心力由萬有必備知識自我檢測2.三個宇宙速度

項目數(shù)值意義第一宇宙速度7.9km/s衛(wèi)星在地球表面附近繞地球做勻速圓周運動的最大速度第二宇宙速度11.2km/s使衛(wèi)星掙脫地球引力束縛的最小地面發(fā)射速度第三宇宙速度16.7km/s使衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小地面發(fā)射速度必備知識自我檢測二、人造地球衛(wèi)星1.1957年10月4日,世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功。2.1970年4月24日,我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅1號”發(fā)射成功。3.為我國航天事業(yè)作出特殊貢獻的科學(xué)家錢學(xué)森被譽為“中國航天之父”。4.地球同步衛(wèi)星:周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同、相對地面靜止的衛(wèi)星,也稱靜止衛(wèi)星。必備知識自我檢測三、載人航天與太空探索1.1961年4月12日,蘇聯(lián)航天員加加林首次乘坐東方一號載人飛船繞地球飛行一圈,歷時108min。2.1969年7月,阿波羅11號飛船登上月球。3.2003年10月15日,我國第一位航天員楊利偉被神舟五號宇宙飛船送入太空。4.2013年6月,我國發(fā)射的神舟十號分別完成與天宮

一號空間站的手動和自動交會對接。5.2016年10月19日,神舟十一號完成與天宮二號空間站的自動交會對接。6.2017年4月20日,我國成功發(fā)射貨運飛船天舟一號,入軌后完成與天宮二號空間站的自動交會對接及多項實驗。第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)必備知識自我檢測1.正誤辨析(1)繞地球做圓周運動的人造衛(wèi)星的速度可以是10km/s。(

)解析:衛(wèi)星繞地球做圓周運動飛行時的軌道半徑越小,其線速度就越大,最大速度等于第一宇宙速度7.9

km/s。答案:×(2)第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度。(

)答案:√(3)無論從哪個星球上發(fā)射衛(wèi)星,發(fā)射速度都要大于7.9km/s。(

)解析:不同星球的第一宇宙速度不同。答案:×第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)必備知識自我檢測(4)當發(fā)射速度v>7.9km/s時,衛(wèi)星將脫離地球的吸引,不再繞地球運動。(

)解析:使衛(wèi)星脫離地球引力束縛的最小發(fā)射速度是11.2

km/s。答案:×(5)人造衛(wèi)星能夠繞地球轉(zhuǎn)動而不落回地面,是由于衛(wèi)星不再受到地球引力的作用。(

)解析:衛(wèi)星仍然受到地球引力的作用,但地球引力全部用來提供衛(wèi)星做圓周運動的向心力。答案:×第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)必備知識自我檢測2.關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說法正確的是(

)A.所有地球同步衛(wèi)星一定在赤道上空B.不同的地球同步衛(wèi)星,離地高度不同C.不同的地球同步衛(wèi)星的向心加速度大小不相等D.所有地球同步衛(wèi)星受到的向心力大小一定相等解析:地球同步衛(wèi)星一定位于赤道上方,周期一定,離地面高度一定,向心加速度大小一定,選項A正確,B、C錯誤;由于

,不同的衛(wèi)星質(zhì)量不一定相同,所以其向心力也不一定相同,選項D錯誤。答案:A第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測第一宇宙速度的理解與計算情境導(dǎo)引牛頓曾提出過一個著名的理想實驗:如圖所示,從高山上水平拋出一個物體,當拋出的速度足夠大時,物體將環(huán)繞地球運動,成為人造地球衛(wèi)星。據(jù)此思考并討論以下問題:(1)當拋出速度較小時,物體做什么運動?當物體剛好不落回地面時,物體做什么運動?當拋出速度非常大時,物體還能落回地球嗎?(2)若地球的質(zhì)量為m地,物體到地心的距離為r,引力常量為G,試推導(dǎo)物體剛好不落回地面時的運行速度。若物體緊貼地面飛行,其速度大小為多少?(已知地球半徑R=6400km,地球質(zhì)量m地=5.98×1024kg)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示:(1)當拋出速度較小時,物體做平拋運動。當物體剛好不落回地面時,物體做勻速圓周運動。當拋出速度非常大時,物體不能落回地球。第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納對第一宇宙速度的理解和推導(dǎo)1.認識第一宇宙速度:第一宇宙速度是在地面發(fā)射衛(wèi)星的最小速度,等于人造衛(wèi)星近地環(huán)繞地球做勻速圓周運動的運行速度,即近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度。2.推導(dǎo):對于近地人造衛(wèi)星,軌道半徑r近似等于地球半徑R=6400km,衛(wèi)星在軌道處所受的萬有引力近似等于衛(wèi)星在地面上所受的重力(g取9.8m/s2),則第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測3.其他星球的第一宇宙速度(1)任何一顆星球都有自己的第一宇宙速度,,式中G為引力常量,m星為中心星球的質(zhì)量,g為中心星球表面的重力加速度,R為中心星球的半徑。(2)第一宇宙速度之值由中心星球決定。第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測畫龍點睛

對發(fā)射速度和環(huán)繞速度的理解(1)“最小發(fā)射速度”:向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難,因為發(fā)射衛(wèi)星要克服地球引力做功。近地軌道是人造衛(wèi)星的最低運行軌道,而近地軌道的發(fā)射速度就是第一宇宙速度,所以第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度。(2)“最大環(huán)繞速度”:在所有環(huán)繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星中,近地衛(wèi)星的軌道半徑最小,由

,軌道半徑越小,線速度越大,所以在這些衛(wèi)星中,近地衛(wèi)星的線速度即第一宇宙速度是最大環(huán)繞速度。第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)例1我國發(fā)射了一顆繞月運行的探月衛(wèi)星嫦娥三號。設(shè)該衛(wèi)星的軌道是圓形的,且貼近月球表面。已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的,月球的半徑約為地球半徑的,地球上的第一宇宙速度約為7.9km/s,則該探月衛(wèi)星繞月運行的最大速率約為(

)A.0.4km/s B.1.8km/sC.11km/s D.36km/s第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測答案:B第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法

天體環(huán)繞速度的計算方法2.如果不知道天體的質(zhì)量和半徑的具體大小,但知道該天體與地球的質(zhì)量、半徑關(guān)系,可分別列出天體與地球環(huán)繞速度的表達式,用比例法進行計算。探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練1人在一星球上以速率v豎直上拋一物體,經(jīng)時間t后,物體以速率v落回手中。已知該星球的半徑為R,求該星球上的第一宇宙速度。探究一探究二探究三隨堂檢測人造衛(wèi)星問題的分析思路情境導(dǎo)引在地球的周圍,有許多的衛(wèi)星在不同的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動。請思考:(1)這些衛(wèi)星運動的向心力都是由什么力提供的?這些衛(wèi)星的軌道平面有什么特點?(2)這些衛(wèi)星的線速度、角速度、周期跟什么因素有關(guān)呢?探究一探究二探究三隨堂檢測探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納1.軌道及特點(1)軌道:赤道軌道、極地軌道及其他軌道。如圖所示。(2)特點:所有的軌道圓心都在地心。探究一探究二探究三隨堂檢測2.處理思路及規(guī)律將人造衛(wèi)星視為繞地球(或其他天體)做勻速圓周運動,所需向心力等于地球(或其他天體)對衛(wèi)星的萬有引力,即探究一探究二探究三隨堂檢測畫龍點睛

衛(wèi)星離地面高度越高,其線速度越小,角速度越小,周期越大,向心加速度越小。可以概括為“越遠越慢、越遠越小”。探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)例2a、b、c、d是在地球大氣層外的圓形軌道上運行的四顆人造衛(wèi)星。其中a、c的軌道相交于P,b、d在同一個圓軌道上,b、c軌道在同一平面上。某時刻四顆衛(wèi)星的運行方向及位置如圖所示,下列說法正確的是(

)A.a、c的加速度大小相等,且大于b的加速度B.b、c的角速度大小相等,且小于a的角速度C.a、c的線速度大小相等,且小于d的線速度D.a、c有在P點相撞的危險探究一探究二探究三隨堂檢測答案:A規(guī)律方法

求解人造衛(wèi)星運動問題的技巧(1)地球人造衛(wèi)星的an、v、ω、T由地球的質(zhì)量m地和衛(wèi)星的軌道半徑r決定,當r確定后,衛(wèi)星的an、v、ω、T便確定了,與衛(wèi)星的質(zhì)量、形狀等因素?zé)o關(guān),當人造衛(wèi)星的軌道半徑r發(fā)生變化時,其an、v、ω、T都會隨之改變。(2)在處理人造衛(wèi)星的an、v、ω、T與半徑r的關(guān)系問題時,常用公式“gR2=Gm地”來替換地球的質(zhì)量m地,會使問題解決起來更方便。第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練2(多選)人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動,設(shè)地球半徑為R,地面處的重力加速度為g,人造地球衛(wèi)星(

)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測答案:AC第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測地球同步衛(wèi)星問題情境導(dǎo)引地球上空分布著許多的同步衛(wèi)星,在地面上的人看來,始終靜止不動。請思考:(1)這些同步衛(wèi)星是否就真的靜止不動呢?(2)這些同步衛(wèi)星有什么共同的特點呢?第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示:(1)這些同步衛(wèi)星都在繞地心做勻速圓周運動,地球與衛(wèi)星的萬有引力提供向心力。(2)衛(wèi)星相對于地球靜止,因此衛(wèi)星繞地球運動的周期一定等于地球自轉(zhuǎn)的周期。第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納1.概念相對于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星。第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測2.特點:同步衛(wèi)星的六個“一定”第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測畫龍點睛

(1)所有同步衛(wèi)星的周期T、軌道半徑r、環(huán)繞速度v、角速度ω及向心加速度a的大小均相同。(2)所有國家發(fā)射的同步衛(wèi)星的軌道都與赤道為同心圓,它們都在同一軌道上運動且都相對靜止。第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)例3(多選)已知地球質(zhì)量為m地,半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T,地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m,引力常量為G。有關(guān)同步衛(wèi)星,下列表述正確的是(

)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測答案:BD第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法

解決同步衛(wèi)星問題的技巧1.同步衛(wèi)星與一般的衛(wèi)星遵循同樣的規(guī)律,所以解決一般衛(wèi)星問題的思路、公式均可運用在同步衛(wèi)星問題的解答中。2.同步衛(wèi)星同時又具備自身的特殊性,即有確定的周期、角速度、加速度、線速度、高度、軌道半徑、軌道平面。第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練3地球同步衛(wèi)星相對地面靜止不動,猶如懸在高空中,下列說法正確的是(

)A.同步衛(wèi)星處于平衡狀態(tài)B.同步衛(wèi)星的速率是唯一的C.不同衛(wèi)星的軌道半徑都相同,且一定在赤道的正上方,它們以第一宇宙速度運行D.它們可在我國北京上空運行,故用于我國的電視廣播解析:根據(jù)同步衛(wèi)星的特點知,選項B正確,選項C、D錯誤。同步衛(wèi)星在萬有引力作用下,繞地心做圓周運動,不是處于平衡狀態(tài),選項A錯誤。答案:B第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第七章4宇宙航行—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測1.(多選)下列關(guān)于三種宇宙速度的說法正確的是(

)A.第一宇宙速度v1=7.9km/s,第二宇宙速度v2=11.2km/s,則人造衛(wèi)星繞地球在圓軌道上運行時的速度大于等于v1,小于v2B.美國發(fā)射的鳳凰號火星探測衛(wèi)星,其發(fā)射速度大于第三宇宙速度C.第二宇宙速度是在地面附近使物體可以掙脫地球引力束縛,成為繞太陽運行的人造行星的最小發(fā)射速度D.第一宇宙速度7.9km/s是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最大運行速度探究一探究二探究三隨堂檢測解析:根據(jù)v=

可知,衛(wèi)星的軌道半徑r越大,即距離地面越遠,衛(wèi)星的環(huán)繞速度越小,v1=7.9

km/s是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最大運行速度,選項D正確;實際上,由于人造衛(wèi)星的軌道半徑都大于地球半徑,故衛(wèi)