6.5 宇宙航行 課件(人教版必修2)
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5 宇宙航行,1.知道三個宇宙速度的含義,會推導第一宇宙速度. 2.掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關系. 3.了解人造衛(wèi)星的相關知識及我國衛(wèi)星發(fā)射的情況,激發(fā)學生的愛國熱情.,1.牛頓的設想 如圖6-5-1所示,當物體的_______足夠大時,它將會圍繞地球旋轉而不再落回地球表面,成為一顆繞地球轉動的_____________.,人造地球衛(wèi)星,圖6-5-1,初速度,人造地球衛(wèi)星,2.原理,勻速圓周,萬有引力,,,思考1:衛(wèi)星離地面越高,其線速度是越大還是越???,1.假如一做圓周運動的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2倍,仍做圓周運動,則 ( ). A.根據(jù)公式v=ωr,可知衛(wèi)星運動的線速度將增大到原來的2倍,答案 CD,宇宙速度,7.9,勻速圓周運動,11.2,地球,16.7,太陽,最小,思考2:下列說法是否正確: (1)繞地球做圓周運動的人造衛(wèi)星的速度可以是10 km/s. ( ) (2)在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度是7.9 km/s.( ) 提示: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,(1)錯;地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度為7.9 km/s,即第一宇宙速度. (1)錯 (2)對,2.關于宇宙速度,下列說法正確的是 ( ). A.第一宇宙速度是能使人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小發(fā)射速度 B.第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度 C.第二宇宙速度是衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時近地點的速度 D.第三宇宙速度是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小速度 答案 A,3.關于地球的第一宇宙速度,下列表述正確的是( ). A.第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度 B.第一宇宙速度又叫脫離速度 C.第一宇宙速度跟地球的質量無關 D.第一宇宙速度跟地球的半徑無關,答案 A,1957年10月_____成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星; 1969年7月美國“阿波羅11號”登上______; 2003年10月15日我國航天員_______踏入太空; 2007年10月24日我國“嫦娥一號”發(fā)射升空; 2008年9月27日“神舟七號”宇航員翟志剛順利完成出艙活動任務. 2010年10月1日18時59分57秒“嫦娥二號”衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功.,夢想成真,蘇聯(lián),月球,楊利偉,2011年11月3日和14日,“神舟八號”飛船與“天宮一號”目標飛行器兩次成功對接. 2012年6月16日,“神舟九號”飛船及三名宇航員順利升空.,4.如圖6-5-2所示,宇航員在圍繞地球做勻速圓周運動的空間站中會完全失重,下列說法中正確的是 ( ). A.宇航員仍受萬有引力的作用 B.宇航員受力平衡 C.宇航員受萬有引力和向心力 D.宇航員不受任何作用力,圖6-5-2,解析 在繞地球做勻速圓周運動的空間站中,宇航員仍受萬有引力作用,萬有引力充當向心力,對支持物不再有壓力,對懸掛物不再有拉力,處于完全失重狀態(tài),所以此時宇航員受且只受萬有引力的作用.A項正確. 答案 A,人造衛(wèi)星的向心加速度、線速度、角速度、周期與半徑的關系 衛(wèi)星在軌道上運行時,若衛(wèi)星的軌道為圓形,則衛(wèi)星受到的萬有引力全部提供衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心力. 設衛(wèi)星的軌道半徑為r,線速度大小為v,角速度大小為ω,周期為T,向心加速度大小為a. 根據(jù)萬有引力定律、牛頓第二定律和向心力公式得,人造衛(wèi)星的運動規(guī)律,【典例1】 如圖6-5-3所示,是同一軌道平面內的三顆人造地球衛(wèi)星,下列說法正確的是 ( ).,圖6-5-3,答案 C,(1)人造衛(wèi)星運動問題的處理思路: 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:,(2)人造衛(wèi)星的軌道及特點 ①人造衛(wèi)星的軌道有:赤道軌道、極地軌道及其他軌道.如圖6-5-4所示 ②軌道特點 所有的軌道圓心都在地心.,圖6-5-4,【跟蹤1】 設地球的半徑為R,質量為m的衛(wèi)星在距地面高為2R處做勻速圓周運動,地面的重力加速度為g,則 ( ).,答案 AC,1.第一宇宙速度是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大環(huán)繞速度,也是最小發(fā)射速度. 2.當在地面上以7.9 km/sv11.2 km/s的速度發(fā)射衛(wèi)星時,該衛(wèi)星的軌道是橢圓,地球位于橢圓的一個焦點上. 3.三個宇宙速度分別為三種不同情況下在地面附近的最小發(fā)射速度.不同星球的第一宇宙速度不同.,對三個宇宙速度的理解,答案 B,第一宇宙速度的推導方法 對于近地人造衛(wèi)星,軌道半徑r近似等于地球半徑R=6 400 km,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,取g=9.8 m/s2,則,【跟蹤2】 金星的半徑是地球的0.95倍,質量為地球的0.82倍.那么(g取10 m/s2): (1)金星表面的自由落體加速度是多大? (2)金星的第一宇宙速度是多大?,答案 (1)9.09 m/s2 (2)7.34 km/s,地球同步衛(wèi)星有七個“一定” (1)運行方向一定:同步衛(wèi)星的運行方向與地球的自轉方向一致. (2)周期一定:運轉周期與地球自轉周期相同,T=24 h; (3)角速度一定:等于地球自轉角速度. (4)軌道平面一定:所有地球同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道平面內; (5)高度一定:離地面高度為36 000 km; (6)速率一定:運轉速率均為3.1×103 m/s; (7)向心加速度的大小一定:均約為0.23 m/s2.,同步衛(wèi)星,【典例3】 下面關于同步通信衛(wèi)星的說法中,不正確的是 ( ). A.同步通信衛(wèi)星和地球自轉同步衛(wèi)星的高度和速率都是確定的 B.同步通信衛(wèi)星的高度、速度、周期中,有的能確定,有的不能確定,可以調節(jié) C.我國發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星的周期是114 min,比同步通信衛(wèi)星的周期短,所以第一顆人造衛(wèi)星離地面的高度比同步通信衛(wèi)星的低 D.同步通信衛(wèi)星的速率比我國發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星的速率小,答案 B,對于同步衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、極地衛(wèi)星等一些特殊衛(wèi)星要注意加以理解、辨析.要注意同步衛(wèi)星的特殊性,不管什么衛(wèi)星在軌道上運行時,都是受到的萬有引力全部提供向心力,產(chǎn)生向心加速度,因此衛(wèi)星及衛(wèi)星上任何物體都處于完全失重狀態(tài).,【跟蹤3】 我國在2012年5月26日成功發(fā)射了“中星2A”通信廣播地球同步衛(wèi)星.在某次實驗中,飛船在空中飛行了36 h,環(huán)繞地球24圈.那么,同步衛(wèi)星與飛船在軌道上正常運轉相比較 ( ). A.同步衛(wèi)星運轉周期比飛船大 B.同步衛(wèi)星運轉速率比飛船大 C.同步衛(wèi)星運轉加速度比飛船大 D.同步衛(wèi)星離地高度比飛船大,解析 宇宙飛船在太空中環(huán)繞地球運轉時,飛船就相當于地球的一顆衛(wèi)星,此衛(wèi)星與同步衛(wèi)星相比有一些不同,但也有相同之處,那就是萬有引力提供向心力.由萬有引力定律和牛頓第二定律得,答案 AD,疑難突破2 衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問題 1.發(fā)射速度與環(huán)繞速度,2.穩(wěn)定運行和變軌運行,典例剖析 【典例】 發(fā)射地球同步衛(wèi)星時,先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后點火,使其沿橢圓軌道2運行,最后再次點火,將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點,軌道2、3相切于P點,如圖6-5-5所示.當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時,以下說法正確的是 ( ).,圖6-5-5,A.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率 B.衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度 C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度大小大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度大小 D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度大小等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度大小,答案 BD,【審題技巧】 衛(wèi)星變軌問題是天體運動中的難點,處理此類問題有以下兩點技巧:,(2)衛(wèi)星到達橢圓軌道與圓軌道的切點時,衛(wèi)星受到的萬有引力相同,所以加速度相同.,【我來沖關】 探測器繞月球做勻速圓周運動,變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運動,則變軌后與變軌前相比( ). A.軌道半徑變小 B.向心加速度變小 C.線速度變小 D.角速度變小,答案 A,【狀元微博】 衛(wèi)星、飛船變軌問題的處理方法 (1)衛(wèi)星、飛船做圓周運動,(3)飛船對接問題 兩飛船實現(xiàn)對接前應處于高低不同的兩軌道上,目標船處于較高軌道,在較低軌道上運動的對接船通過合理地加速,可以提升高度并追上目標船與其完成對接.,一、宇宙速度 1.下列關于三種宇宙速度的說法中正確的是 ( ). A.第一宇宙速度v1=7.9 km/s,第二宇宙速度v2=11.2 km/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v2 B.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7.9 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,答案 CD,2.假設地球的質量不變,而地球的半徑增大到原來半徑的2倍,那么從地球發(fā)射人造衛(wèi)星的第一宇宙速度的大小應為原來的 ( ).,答案 B,二、衛(wèi)星的運動規(guī)律 3.繞地球運行的人造地球衛(wèi)星的質量、速率、衛(wèi)星與地面間距離三者之間的關系是 ( ). A.質量越大,離地面越遠,速率越小 B.質量越大,離地面越遠,速率越大 C.與質量無關,離地面越近,速率越大 D.與質量無關,離地面越近,速率越小,答案 C,4.兩顆人造衛(wèi)星A、B繞地球做圓周運動,周期之比為TA∶TB=1∶8,則軌道半徑之比和運動速率之比分別為 ( ). A.RA∶RB=4∶1,vA∶vB=1∶2 B.RA∶RB=4∶1,vA∶vB=2∶1 C.RA∶RB=1∶4,vA∶vB=1∶2 D.RA∶RB=1∶4,vA∶vB=2∶1,答案 D,三、同步衛(wèi)星 5.下列關于地球同步衛(wèi)星的說法正確的是 ( ). A.它的周期與地球自轉同步,但高度和速度可以選擇,高度增大,速度減小 B.它的周期、高度、速度都是一定的 C.我們國家發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星定點在北京上空 D.我國發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星也定點在赤道上空,解析 同步衛(wèi)星的軌道平面過地心,且相對地面靜止,只能在赤道上空,它的高度一定,速率一定,周期一定,與地球自轉同步,故選項B、D正確. 答案 BD,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,- 配套講稿:
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