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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/4/26,#,4,宇宙航行,第七章万有引力与宇宙航行,1.,会推导第一宇宙速度，知道三个宇宙速度的含义,.,2.,了解人造地球卫星的历史及现状，认识同步卫星的特点,.,3.,了解人类对太空的探索历程和我国载人航天工程的发展,.,学习目标,梳理教材夯实基础,探究重点提升素养,随堂演练逐点落实,内容索引,NEIRONGSUOYIN,梳理教材夯实基础,01,1.,牛顿的设想,如图,1,所示，把物体从高山上水平抛出，如果,速度,，,物体就不再落回地面，它将绕地球运动，,成为,.,宇宙速度,一,图,1,足够大,人造地球卫星,匀速圆周,万,有,引力,mg,(3),三个宇宙速度及含义,数值,意义,第一宇,宙速度,km/s,物体,在,绕,地球做匀速圆周运动的速度,第二宇,宙速度,km/s,在地面附近发射飞行器使物体,克服,引力,，永远离开地球的最小地面发射速度,第三宇,宙速度,km/s,在地面附近发射飞行器使物体,挣脱,引力,束缚，飞到太阳系外,的,地面,发射速度,7.9,地面附近,11.2,地球,16.7,太阳,最小,人造地球卫星,二,1.,年,10,月,4,日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功,.,年,4,月,24,日，我国第一颗人造地球卫星,“,东方红,1,号,”,发射成功,.,为我国航天事业作出特殊贡献的,科学家,被,誉为,“,中国航天之父,”.,2.,地球同步卫星的特点,地球同步卫星,位于,上方,高度,约,处,，,因,，,也称静止卫星,.,地球同步卫星与地球,以,的,角速度转动，周期与地球自转,周期,.,1957,1970,钱学森,赤道,36 000 km,相对地面静止,相同,相同,1,.,年,苏联,宇航员,进入,东方一号载人飞船，铸就了人类首次进入太空的丰碑,.,2.1969,年，,美国,飞,船发射升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕,.,3,.,年,10,月,15,日,9,时，,我国,宇宙飞船,把中国第一位,航天员,送入,太空，截止到,2017,年底，我国已经,将,名,航天员送入太空，包括两名女航天员,.,4,.,年,6,月，神舟十号分别完成,与,空间站,的手动和自动交会对接；,2016,年,10,月,19,日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接,.2017,年,4,月,20,日，我国发射了货运,飞船,，,入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等,3,次交会对接及多项实验,.,载人航天与太空探索,三,1961,加加林,阿波罗,11,号,2003,神舟五号,杨利伟,11,2013,天宫一号,天舟一号,即学即用,1.,判断下列说法的正误,.,(1),在地面上发射人造地球卫星的最小速度是,7.9 km/s.(,),(2),人造地球卫星的最小绕行速度是,7.9 km/s.(,),(3),我国向月球发射的,“,嫦娥二号,”,宇宙飞船在地面附近的发射速度要大于,11.2,km/s,.,(,),(4),在地面附近发射火星探测器的速度应为,11.2 km/s,v,16.7 km/s.(,),(5),由,v,，,高轨道卫星运行速度小，故发射高轨道卫星比发射低轨道,卫星,更,容易,.(,),2.,已知火星的半径为,R,，火星的质量为,m,火,，引力常量为,G,，则火星的,第一宇宙速度,为,.,探究重点提升素养,02,三个宇宙速度,一,导学探究,不同天体的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的决定因素是什么？,知识深化,1.,第一宇宙速度,(1),两个表达式,(2),含义,近地卫星的圆轨道运行速度，大小为,7.9 km/s,，也是卫星圆轨道的最大运行速度,.,人造卫星的最小发射速度，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，需要更多能量,.,2.,第二宇宙速度,在地面附近发射飞行器，使之能够克服地球的引力，永远离开地球所需的最小发射速度，其大小为,11.2 km,/s.,当发射速度,7.9 km/,s,v,0,11.2 km/s,时，物体绕地球运行的轨迹是椭圆，且在轨道不同点速度大小一般不同,.,3.,第三宇宙速度,在地面附近发射飞行器，使之能够挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外的最小发射速度，其大小为,16.7 km/s,.,例,2,(2019,湘潭一中期末,),某人在一星球上以速率,v,竖直上抛一物体，经时间,t,后，物体以速率,v,落回手中,.,已知该星球的半径为,R,，求该星球的第一宇宙速度,.(,物体只受星球的引力，忽略星球自转的影响,),人造地球卫星,二,1.,人造地球卫星,(1),卫星的轨道平面可以在赤道平面内,(,如同步轨道,),，可以通过两极上空,(,极地轨道,),，也可以和赤道平面成任意角度，如图,2,所示,.,图,2,(2),因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球做圆周运动的向心力，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心,.,2.,近地卫星,(2)7.9 km/s,和,85 min,分别是人造地球卫星做匀速圆周运动的最大线速度和最小周期,.,3.,同步卫星,(1),“,同步,”,的含义就是和地面保持相对静止，所以其周期等于地球自转周期,.,(2),特点,定周期：所有同步卫星周期均为,T,24 h,.,定轨道：同步卫星轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致，即由西向东,.,定速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此线速度、角速度大小均不变,.,定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小也不变,.,例,3,(,多选,),“,静止,”,在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料,.,设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的,n,倍，下列说法中正确的是,A.,同步卫星距地面的高度是地球半径的,(,n,1),倍,解析,地球同步卫星的轨道半径是地球半径的,n,倍，所以同步卫星距地面的高度是地球半径的,(,n,1),倍，,A,正确；,同步卫星与地球赤道上的物体具有相同的角速度，根据,v,r,知，同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的,n,倍，,C,错误；,例,4,如图,3,所示，中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,.,其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星,.,已知中地球轨道卫星的轨道高度为,5 000,15 000 km,，则下列说法正确的是,A.,中地球轨道卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线速度,B.,上述两种卫星的运行速度可能大于,7.9 km/s,C.,中地球轨道卫星绕地球一圈的时间小于,24,小时,D.,静止轨道同步卫星可以定位于北京的,上空,图,3,同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较,三,例,5,如图,4,所示，,A,为地面上的待发射卫星，,B,为近地圆轨道卫星，,C,为地球同步卫星,.,三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为,v,A,、,v,B,、,v,C,，角速度大小分别为,A,、,B,、,C,，周期分别为,T,A,、,T,B,、,T,C,，向心加速度大小分别为,a,A,、,a,B,、,a,C,，,则,A.,A,C,B,B.,T,A,T,C,T,B,C.,v,A,v,C,a,B,图,4,解析,同步卫星与地球自转同步，故,T,A,T,C,，,A,C,，由,v,r,及,a,2,r,得,v,C,v,A,，,a,C,a,A,故可知,v,B,v,C,v,A,，,B,C,A,，,T,B,a,C,a,A,.,选项,A,正确，,B,、,C,、,D,错误,.,总结,提升,2.,同步卫星和赤道上物体都做周期和角速度相同的圆周运动,.,因此要通过,v,r,，,a,n,2,r,比较两者的线速度和向心加速度的大小,.,针对训练,(2018,四川凉山州木里中学高一下期中,),如图,5,所示，,A,是地球赤道上随地球自转的物体，其向心加速度大小为,a,1,，线速度大小为,v,1,；,B,是绕地球做匀速圆周运动的近地卫星，其向心加速度大小为,a,2,，线速度大小为,v,2,；,C,是地球同步卫星，其轨道半径为,r,.,已知地球半径为,R,，下列关于,A,、,B,的向心加速度和线速度的大小关系正确的是,图,5,随堂演练逐点落实,03,4,(2)_,CL20.7 A,D.S2L1D,4 12貤嶹,3.,4.,鷢,L1L2,(),貤貤 嶹 ,A.B.C.D.,仰,飬,:,1.,(,对宇宙速度的理解,),(,多选,)(,2019,巴蜀中学期末,),下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是,A.,人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于或等于,7.9 km,/s,、小于,11.2 km/,s,B.,火星探测卫星的发射速度大于,16.7 km/s,C.,第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行,的,人造行星,的最小发射速度,D.,第一宇宙速度,7.9 km/s,是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度,1,2,3,4,解析,根据,v,可知,，卫星的轨道半径,r,越大，即距离地面越远，卫星的,环绕,速度越小，,7.9 km/s,是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度，选项,D,正,确；,实际上，由于人造卫星的轨道半径都大于地球半径，故卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度都小于第一宇宙速度，选项,A,错误；,火星探测卫星仍在太阳系内，所以其发射速度小于第三宇宙速度，选项,B,错误；,第二宇宙速度是使物体挣脱地球引力束缚而成为太阳的一颗人造行星的最小发射速度，选项,C,正确,.,1,2,3,4,2.,(,对同步卫星的认识,),(,多选,),(2019,海师附中期中,),下列关于同步通信卫星的说法正确的是,A.,各国发射的地球同步卫星的高度和速率都是相等的,B.,同步通信卫星的角速度虽已确定，但高度和速率可以选择，高度增加，速率,增,大,，高度降低，速率减小，仍同步,C.,我国发射的第一颗人造地球卫星的周期是,114 min,，它的高度比同步卫星低,D.,同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造地球卫星速率小,1,2,3,4,3.,(,同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较,),(,多选,),如图,6,所示，同步卫星与地心的距离为,r,，运行速率为,v,1,，向心加速度为,a,1,，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为,a,2,，第一宇宙速度为,v,2,，地球半径为,R,，则下列关系式正确的是,1,2,3,4,图,6,解析,地球同步卫星：轨道半径为,r,，运行速率为,v,1,，向心加速度为,a,1,；,地球赤道上的物体：轨道半径为,R,，随地球自转的向心加速度为,a,2,；,以第一宇宙速度运行的卫星为近地卫星,.,对于卫星，其共同特点是万有引力提供向心力，,1,2,3,4,4.,(,第一宇宙速度的计算,),(2019,岷县一中期末,),已知某星球的质量是地球质量的,81,倍，半径是地球半径的,9,倍,.,已知地球的第一宇宙速度为,7.9 km/s,，则在该星球上发射一颗人造卫星，其发射人造卫星的速度最小是多少,？,1,2,3,4,答案,23.7 km/s,1,2,3,4,解析,设地球质量为,M,1,，半径为,R,1,；该星球的质量为,M,2,，半径为,R,2,则在该星球上发射人造卫星的速度至少为：,v,2,3,v,1,23.7 km/s.,
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