人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行完美版备课ppt课件

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从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远，速度如果足够大，物体就不会再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。
建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动
基本思路：卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供。
请同学们计算：已知地球半径R=6400km，地球质量M=6.0×1024kg，卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度有多大？
问题：卫星需要多大速度才能绕地球做匀速圆周运动？
从另一个角度看成为卫星的条件
汽车车速为v，地球半径为R
G=9.8N/kg,R=6371km
思考：地面上的物体如何才能获得这么大的速度？
由此可见：要发射一颗绕地球半径运行的人造卫星，发射速度必须等于7.9km/s 。所以宇宙第一速度是最小的发射速度。
所谓发射速度是指卫星在地面附近离开发射火箭的初速度。要发射一颗人造地球卫星，其发射速度就不能小于第一宇宙速度。
7.9km/s是最小发射速度，也是最大环绕（运行）速度。
当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度。
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。
小结：如何计算第一宇宙速度
卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度——第一宇宙速度
地球对卫星的引力提供 卫星做匀速圆周运动
地球表面重力提供 向心力
贴着地球表面飞行，轨道半径r=地球半径R
不同高度轨道的卫星运动
即：人造卫星的运动有何规律？
可见：v、ω、T 与 r 为 一 一对应关系
高轨道上运行的卫星，线速度小、角速度小，周期长。
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？
飞得越高 飞得越慢
如图所示，A、B、C、D四条轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？
根据：卫星做圆周运动的 向心力必须指向地心
卫星运动轨道特点： 万有引力提供向心力，所以轨道平面一定经过地球中心，卫星围绕地球的中心做匀速圆周运动。
问题：卫星绕地球做匀速圆周？可以有哪些轨道？
1、所谓地球同步卫星是指相对于地心静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：T＝24h
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
同步通讯卫星轨道半径：
思考：若发射速度大于7.9km/s， 则人造卫星将如何运动？
第二宇宙速度：11.2km/s
以这个速度发射，物体刚好能克服地球的引力作用，永远的离开地球而绕太阳运动。
发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
第三宇宙速度：16.7km/s
以这个速度发射，物体刚好能摆脱太阳引力的束缚而飞到太阳系以外。
1961年4月12日，苏联航天员家家乐进入东方一号载人飞船，绕地球飞行一圈，历史108min
1969年7月20日，美国航天员阿姆斯特朗首次踏上月球表面
2003年10月15日，我国神州五号宇宙飞船把中国首位航天员杨利伟送入太空
2013年6月，神州十号分别完成与天宫一号手动和自动对接
三、载人航天与太空探索
1、人造地球卫星2、同步卫星
1、 第一宇宙速度 7.9km/s2、第二宇宙速度 11.2km/s3、第三宇宙速度 16.7km/s