《宇宙航行》萬有引力與宇宙航行PPT優質課件

描述

《宇宙航行》萬有引力與宇宙航行PPT優質課件

第一部分內容：核心素養目標

物理觀念

知道三個宇宙速度及意義，了解衛星的分類。

科學思維

會推導第一宇宙速度，掌握人造衛星的線速度、角速度、週期與軌道半徑的關係。

科學態度與責任

了解人類在宇宙探索上的重要成就，培養應用物理規律造福人類的意識。

宇宙航行PPT，第二部內容：課前學習

知識點一　宇宙速度

水平速率v1不夠大，因此砲彈將落在地面上。當砲彈具有更大的初速v2時，將飛得更遠。當砲彈的水平速率v3足夠大時，砲彈將環繞地球運動。

1.環繞速度

2.第一宇宙速度

(1)定義：物體在地球附近繞地球做___________運動的速度叫作第一宇宙速度。

(2)大小：v＝7.9 km/s。

3.第二宇宙速度

在地面附近發射飛行器，如果速度大於____________，又小於11.2 km/s，它繞地球運行的軌跡就不是圓，而是橢圓。當飛行器的速度等於或大於11.2 km/s時，它就會克服地球的引力，永遠離開_________。我們把___________叫作第二宇宙速度。

4.第三宇宙速度

在地面附近發射飛行器，如果要使其掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系外，必須使它的速度等於或大於16.7 km/s，這個速度叫作第三宇宙速度。

[思考判斷]

(1)第一宇宙速度是發射衛星的最小速度。 ( )

(2)當發射速度v＞7.9 km/s時，衛星將脫離地球的吸引，不再繞地球運動。 ( )

(3)地球所有的衛星在軌道上的運行速度都是7.9 km/s。 ( )

三個宇宙速度

發射速度與環繞速度不同。發射速度是將衛星送入軌道，在地面上所必須獲得的速度。環繞速度是衛星發射成功後，環繞地球運行時的速度。

知識點二　人造地球衛星、載人太空與太空探索

[觀圖助學]

你知道哪些我國最近發射的人造衛星？它們是地球同步衛星嗎？

1.人造地球衛星

(1)1957年10月4日，世界上第一顆人造地球衛星發射成功。

1970年4月24日，我國第一顆人造衛星「______________」發射成功。

(2)地球同步衛星

(�)概念：相對於地面靜止且與地球自轉具有相同______的衛星，稱為地球同步衛星。

(�)特點：六個“一定”

①轉動方向一定：和地球自轉方向_________；

②週期一定：和地球自轉週期相同，即T＝24 h；

③角速度一定：等於地球自轉的角速度；

④軌道平面一定：所有的同步衛星都在赤道的_________，其軌道平面必須與赤道平面重合；

⑤高度一定：離地面高度固定不變(約3.6×104 km)；

⑥速率一定：線速度大小一定(約3.1×103 m/s)。

2.載人太空與太空探索

1961年4月12日，蘇聯太空人加加林進入了東方一號載人太空船。

1969年7月16日9時32分，運載阿波羅11號太空船的土星5號火箭在美國卡納維爾角點火升空，拉開人類登月這偉大歷史事件的帷幕。

2003年10月15日9時，我國___________太空船把中國第一位太空人楊利偉送入太空。

2013年6月，神舟十號分別完成與天宮一號太空站的手動和自動交會。

2016年10月19日，神舟十一號完成與天宮二號太空站的自動交會。

2017年4月20日，我國又發射了貨運太空船天舟一號，入軌後與天宮二號太空站進行自動交會、自主快速交會對接等3次交會對接及多項實驗。

宇宙航行PPT，第三部分內容：核心探究

核心要點一　宇宙速度

[問題探究]

發射衛星，要有足夠大的速度才行。

(1)怎樣求地球的第一宇宙速度？不同星球的第一宇宙速度是否相同？

(2)把衛星發射到更高的軌道上所需的發射速度越大還是越小？

[探究歸納]

1.第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造衛星近地環繞地球做勻速圓週運動的速度。

2.第一宇宙速度的計算式

3.第一宇宙速度的理解

(1)「最小發射速度」：向高軌道發射衛星比向低軌道發射衛星困難，因為發射衛星要克服地球對它的引力。近地軌道是人造衛星的最低運行軌道，而近地軌道的發射速度就是第一個宇宙速度，所以第一個宇宙速度是發射人造衛星的最小速度。

[試題案例]

[例1] (多選)下列三種宇宙速度的敘述中正確的是()

A.第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，則人造衛星繞地球在圓軌道上運行時的速度大於等於v1，小於v2

B.美國發射的「鳳凰號」火星探測衛星，其發射速度大於第三宇宙速度

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小行星的最小發射速度

D.第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球衛星繞地球做圓週運動的最大運轉速度

核心重點二　人造地球衛星運轉物理量分析

[問題探究]

如圖所示，在地球的周圍，有許多的衛星在不同的軌道上繞著地球轉動。

(1)這些衛星的軌道平面有何特色？

(2)這些衛星的線速度、角速度、週期、向心加速度等跟什麼因素有關呢？

答案　(1)軌道平面過地心。

(2)與軌道半徑有關。

[探究歸納]

1.人造衛星的三種軌道

(1)赤道軌道：衛星軌道在赤道所在平面上，衛星總是處於赤道上方。

(2)極地軌道：衛星軌道平面與赤道平面垂直，衛星經過兩極上空。

(3)一般軌道：衛星軌道平面和赤道平面成一定角度(不等於0或90°)，如圖所示。

2.人造衛星的運作規律：人造衛星的運作規律類似行星運作規律。

萬有引力提供向心力

[針對訓練2] 2018年6月2日我國的「高分六號」在酒泉衛星發射中心發射成功，假設在軌道上運行的「高分六號」衛星、同步衛星和月球都繞地球做勻速圓週運動，它們在空間的位置示意圖如圖所示。下列有關「高分六號」衛星的敘述正確的是()

A.其發射速度可能小於7.9 km/s

B.繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度小

C.繞地球運行的週期比同步衛星繞地球運行的週期小

D.在運行軌道上完全失重，重力加速度為0

核心要點三　航太事業改變著人類的生活

20世紀人類最偉大的創舉之一是開拓了太空這一全新活動領域。

1.衛星通訊與衛星廣播：透過衛星實現越洋通話、即時收看世界各地發來的電視新聞。

2.「靜止」在赤道上空的同步氣象衛星把廣闊視野內的氣象資料發回地面，3顆同步衛星就可以形成一條南北緯50°之間的全球觀測帶。再配合幾顆縱穿地球兩極的極軌衛星，就能形成全球氣象衛星觀測系統，為天氣預報提供全面及時的氣象資料。

3.衛星引起了船舶、飛機導航技術的重大變化。利用全球衛星定位系統導航的各種汽車已經賓士在城市的道路上。

4.地球資源衛星：應用於勘測海洋及水利資源、調查地下礦藏、監視自然災害、觀測環境污染等面向。

5.軍用衛星：已成為指揮系統和武器系統的重要組成部分，偵察衛星、軍用通訊衛星、軍用導航衛星以及空中預警飛機構成了現代國防的「神經中樞」。

6.由於失重現象，太空船是一個微重力實驗室，在這樣的條件下，可以發展出高純度大單晶、超高純度金屬，進行各種物理、化學、生物、醫學等學科的研究。

太空環境的另一個特徵是高強度的輻射。它一方面對太空人造成威脅；另一方面，它可以誘導生物基因的變異，受輻射的植物種子就有可能變成具有優良性狀的新品種。

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更新時間: 2024-10-21

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