《宇宙航行》萬有引力與宇宙航行PPT優秀課件
第一部分內容：學習目標
1.會推導第一宇宙速度，知道三個宇宙速度的含義.
2.了解人造地球衛星的歷史及現狀，認識同步衛星的特點.
3.了解人類對太空的探索歷程和我國載人航天工程的發展.
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宇宙航行PPT，第二部分內容：01梳理教材 夯實基礎
一、宇宙速度
1.牛頓的設想
如圖1所示，把物體從高山上水平拋出，如果速度_________，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，成為_________.
2.第一宇宙速度的推導
(1)已知地球質量m地和半徑R，物體繞地球的運動可視為_________運動，____________________________________提供物體運動所需的向心力，即_________＝mv2R，可得v＝_________ .
(2)已知地面附近的重力加速度g和地球半徑R，由 ＝mv2R得：v＝_________.
(3)三個宇宙速度及含義
二、人造地球衛星
1._________年10月4日，世界上第一顆人造地球衛星發射成功. _________年4月24日，我國第一顆人造地球衛星“東方紅1號”發射成功.為我國航天事業作出特殊貢獻的科學家_________被譽為“中國航天之父”.
2.地球同步衛星的特點
地球同步衛星位于_________上方高度約_________處，因_________，也稱靜止衛星.地球同步衛星與地球以_________的角速度轉動，周期與地球自轉周期_________.
三、載人航天與太空探索
1. _________年蘇聯宇航員_________進入東方一號載人飛船，鑄就了人類首次進入太空的豐碑.
2.1969年，美國_________飛船發射升空，拉開人類登月這一偉大歷史事件的帷幕.
3. _________ 年10月15日9時，我國_________宇宙飛船把中國第一位航天員_________送入太空，截止到2017年底，我國已經將 名航天員送入太空，包括兩名女航天員.
4._________年6月，神舟十號分別完成與_________空間站的手動和自動交會對接；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.2017年4月20日，我國發射了貨運飛船 _________，入軌后與天宮二號空間站進行自動交會對接、自主快速交會對接等3次交會對接及多項實驗.
即學即用
1.判斷下列說法的正誤.
(1)在地面上發射人造地球衛星的最小速度是7.9 km/s.( )
(2)人造地球衛星的最小繞行速度是7.9 km/s.( )
(3)我國向月球發射的“嫦娥二號”宇宙飛船在地面附近的發射速度要大于11.2 km/s.( )
(4)在地面附近發射火星探測器的速度應為11.2 km/s<v<16.7 km/s.( )
(5)由v＝_________，高軌道衛星運行速度小，故發射高軌道衛星比發射低軌道衛星更容易.( )
2.已知火星的半徑為R，火星的質量為m火，引力常量為G，則火星的第一宇宙速度為 _________ .
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宇宙航行PPT，第三部分內容：02探究重點 提升素養
一、三個宇宙速度
導學探究
不同天體的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的決定因素是什么？
知識深化
1.第一宇宙速度
(1)兩個表達式
(2)含義
①近地衛星的圓軌道運行速度，大小為7.9 km/s，也是衛星圓軌道的最大運行速度.
②人造衛星的最小發射速度，向高軌道發射衛星比向低軌道發射衛星困難，需要更多能量.
2.第二宇宙速度
在地面附近發射飛行器，使之能夠克服地球的引力，永遠離開地球所需的最小發射速度，其大小為11.2 km/s.當發射速度7.9 km/s<v0<11.2 km/s時，物體繞地球運行的軌跡是橢圓，且在軌道不同點速度大小一般不同.
3.第三宇宙速度
在地面附近發射飛行器，使之能夠掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系外的最小發射速度，其大小為16.7 km/s.
例1 (2019•天津一中期末)我國發射了一顆繞月運行的探月衛星“嫦娥一號”.設該衛星的軌道是圓形的，且貼近月球表面.已知月球的質量約為地球質量的181，月球的半徑約為地球半徑的14，地球的第一宇宙速度約為7.9 km/s，則該探月衛星繞月運行的最大速率約為
A.0.4 km/s B.1.8 km/s
C.11 km/s D.36 km/s
例2 (2019·湘潭一中期末)某人在一星球上以速率v豎直上拋一物體，經時間t后，物體以速率v落回手中.已知該星球的半徑為R，求該星球的第一宇宙速度.(物體只受星球的引力，忽略星球自轉的影響)
二、人造地球衛星
1.人造地球衛星
(1)衛星的軌道平面可以在赤道平面內(如同步軌道)，可以通過兩極上空(極地軌道)，也可以和赤道平面成任意角度，如圖2所示.
(2)因為地球對衛星的萬有引力提供了衛星繞地球做圓周運動的向心力，所以地心必定是衛星圓軌道的圓心.
2.近地衛星
3.同步衛星
(1)“同步”的含義就是和地面保持相對靜止，所以其周期等于地球自轉周期.
(2)特點
①定周期：所有同步衛星周期均為T＝24 h.
②定軌道：同步衛星軌道必須在地球赤道的正上方，運轉方向必須跟地球自轉方向一致，即由西向東.
三、同步衛星、近地衛星、赤道上物體的比較
例5 如圖4所示，A為地面上的待發射衛星，B為近地圓軌道衛星，C為地球同步衛星.三顆衛星質量相同，三顆衛星的線速度大小分別為vA、vB、vC，角速度大小分別為ωA、ωB、ωC，周期分別為TA、TB、TC，向心加速度大小分別為aA、aB、aC，則
A.ωA＝ωC<ωB
B.TA＝TC<TB
C.vA＝vC<vB
D.aA＝aC>aB
總結提升
同步衛星、近地衛星、赤道上物體的比較
1.同步衛星和近地衛星都是萬有引力提供向心力，即都滿足GMmr2＝mv2r＝mω2r＝m4π2T2r＝man.由上式比較各運動量的大小關系，即r越大，v、ω、an越小，T越大.
2.同步衛星和赤道上物體都做周期和角速度相同的圓周運動.因此要通過v＝ωr，an＝ω2r比較兩者的線速度和向心加速度的大小.
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宇宙航行PPT，第四部分內容：03隨堂演練 逐點落實
1.(對宇宙速度的理解)(多選)(2019·巴蜀中學期末)下列關于三種宇宙速度的說法中正確的是
A.人造衛星繞地球在圓軌道上運行時的速度大于或等于7.9 km/s、小于11.2 km/s
B.火星探測衛星的發射速度大于16.7 km/s
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周運動的最大運行速度
2.(對同步衛星的認識)(多選)(2019·海師附中期中)下列關于同步通信衛星的說法正確的是
A.各國發射的地球同步衛星的高度和速率都是相等的
B.同步通信衛星的角速度雖已確定，但高度和速率可以選擇，高度增加，速率增大，高度降低，速率減小，仍同步
C.我國發射的第一顆人造地球衛星的周期是114 min，它的高度比同步衛星低
D.同步通信衛星的速率比我國發射的第一顆人造地球衛星速率小
3.(同步衛星、近地衛星、赤道上物體的比較)(多選)如圖6所示，同步衛星與地心的距離為r，運行速率為v1，向心加速度為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉的向心加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則下列關系式正確的是
4.(第一宇宙速度的計算)(2019·岷縣一中期末)已知某星球的質量是地球質量的81倍，半徑是地球半徑的9倍.已知地球的第一宇宙速度為7.9 km/s，則在該星球上發射一顆人造衛星，其發射人造衛星的速度最小是多少？
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