高中物理 第三节 飞向太空课件 粤教版必修2

物理物理必修必修2 2（粤教）（粤教）第三章第三章 万有引力定律及其应用万有引力定律及其应用第三节飞第三节飞 向向 太太 空空重点：重点：人造卫星的发射人造卫星的发射，航天技术中的力学问题航天技术中的力学问题难点：难点：区别环绕速度与发射速度区别环绕速度与发射速度，卫星变轨问题卫星变轨问题 栏目链接栏目链接一、飞向太空的桥梁一、飞向太空的桥梁火箭火箭预习篇预习篇1人造卫星的发射人造卫星的发射(1)发射地球的人造卫星：要成为地球的人造卫星，发发射地球的人造卫星：要成为地球的人造卫星，发射速度必须达到射速度必须达到_(2)发射太阳的人造发射太阳的人造“行星行星”：要成为太阳的人造行星，：要成为太阳的人造行星，或探测其他行星，发射速度必须达到或探测其他行星，发射速度必须达到_(3)发射太阳系以外的宇宙探测器：要探测太阳系外的发射太阳系以外的宇宙探测器：要探测太阳系外的宇宙，发射速度必须达到宇宙，发射速度必须达到_7.9 km/s11.2 km/s16.7 km/s 栏目链接栏目链接预习篇预习篇2发射卫星的火箭发射卫星的火箭(1)原理：火箭是利用燃料燃烧向后喷出的气体产原理：火箭是利用燃料燃烧向后喷出的气体产生的反冲作用力而向前推进的生的反冲作用力而向前推进的(2)多级火箭发射：由于一级火箭发射还达不到发多级火箭发射：由于一级火箭发射还达不到发射人造卫星所需的速度，通常采用多级火箭发射，一般射人造卫星所需的速度，通常采用多级火箭发射，一般采用采用_发射发射三级火箭三级火箭 栏目链接栏目链接二、人类遨游太空二、人类遨游太空预习篇预习篇时间时间国家国家活动内容活动内容1957年年10月月苏联苏联首次成功发射人类第一颗人造卫星首次成功发射人类第一颗人造卫星“伴侣伴侣号号”.1961年年4月月苏联苏联首次成功发射人类第一艘载人宇宙飞船首次成功发射人类第一艘载人宇宙飞船“东方号东方号”.1969年年7月月美国美国首次成功发射人类第一艘载人宇宙飞船首次成功发射人类第一艘载人宇宙飞船“阿波罗阿波罗11号号”.1970年年4月月中国中国中国首次发射成功人造地球卫星中国首次发射成功人造地球卫星“东方红东方红一号一号”.1971年年4月月苏联苏联首次成功发射宇宙空间站首次成功发射宇宙空间站“礼炮礼炮1号号”.1981年年4月月美国美国首次成功发射航天飞机首次成功发射航天飞机“哥伦比亚号哥伦比亚号”.2003年年10月月中国中国中国首次发射成功载人飞船中国首次发射成功载人飞船“神舟五号神舟五号”. 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接考点篇考点篇考点考点1 火箭与人造卫星火箭与人造卫星1人造卫星人造卫星人造卫星要进入飞行轨道必须有足够大的速度速人造卫星要进入飞行轨道必须有足够大的速度速度达到度达到7.9 km/s可进入绕地球飞行的轨道，成为人造地球可进入绕地球飞行的轨道，成为人造地球卫星；速度达到卫星；速度达到11.2 km/s可成为太阳的人造行星可成为太阳的人造行星2三级火箭三级火箭(1)一级火箭最终速度达不到发射人造卫星所需要的一级火箭最终速度达不到发射人造卫星所需要的速度，发射卫星要用多级火箭速度，发射卫星要用多级火箭 栏目链接栏目链接考点篇考点篇(2)三级火箭的工作过程三级火箭的工作过程火箭起飞时，第一级火箭的发动机火箭起飞时，第一级火箭的发动机“点火点火”，燃料燃尽后；第二级火箭开始工作，并自动脱掉第一燃料燃尽后；第二级火箭开始工作，并自动脱掉第一级火箭的级火箭的 栏目链接栏目链接考点篇考点篇外壳，以此类推外壳，以此类推由于各级火箭的连接部位需大量附属设备，这些由于各级火箭的连接部位需大量附属设备，这些附属设备具有一定的质量，并且级数越多，连接部位的附属设备具有一定的质量，并且级数越多，连接部位的附属设备质量越大，并且所需的技术要求也越精密，因附属设备质量越大，并且所需的技术要求也越精密，因此，火箭的级数并不是越多越好，一般用三级火箭此，火箭的级数并不是越多越好，一般用三级火箭 栏目链接栏目链接考点考点2 航天技术中的力学问题航天技术中的力学问题考点篇考点篇 栏目链接栏目链接考点篇考点篇(2)卫星要从高轨道向低轨道变轨时要减速：在右图卫星要从高轨道向低轨道变轨时要减速：在右图中，若要使卫星从轨道中，若要使卫星从轨道3返回到轨道返回到轨道1，则在轨道则在轨道b处突然减速，此时引力大于向心力，卫星处突然减速，此时引力大于向心力，卫星沿椭圆轨道沿椭圆轨道2做向心运动，让该椭圆轨道与接收点相切或做向心运动，让该椭圆轨道与接收点相切或相交可成功回收卫星相交可成功回收卫星 栏目链接栏目链接考点篇考点篇2人造卫星的超重和失重问题人造卫星的超重和失重问题(1)人造卫星的超重问题：卫星在上升过程或减速返回人造卫星的超重问题：卫星在上升过程或减速返回的过程，宇航员具有向上的加速度，受到的支持力大于重的过程，宇航员具有向上的加速度，受到的支持力大于重力，处于超重状态宇航员在超重状态时，头部的血液流力，处于超重状态宇航员在超重状态时，头部的血液流向下肢抑制血液向心脏和脑部回流，造成宇航员身体不向下肢抑制血液向心脏和脑部回流，造成宇航员身体不适适(2)人造卫星的失重问题：卫星在正常轨道运行时，万人造卫星的失重问题：卫星在正常轨道运行时，万有引力提供向心力，在卫星内的所有物体具有向下的加速有引力提供向心力，在卫星内的所有物体具有向下的加速度度ag，处于完全失重状态在卫星中与重力有关的现象，处于完全失重状态在卫星中与重力有关的现象都不会发生，与重力作用有关的仪器都不能正常工作都不会发生，与重力作用有关的仪器都不能正常工作 栏目链接栏目链接考点篇考点篇例例1(2014海南中学高一海南中学高一)(双选双选)中国于中国于2010年底在年底在酒泉卫星发射中心发射空间目标飞行器酒泉卫星发射中心发射空间目标飞行器“天宫一天宫一号号”“天宫一号天宫一号”是中国为下一步建造空间站而研制的，是中国为下一步建造空间站而研制的，重约重约8.5吨，分为支援舱和实验舱两个舱，在实验舱做实吨，分为支援舱和实验舱两个舱，在实验舱做实验时，下列仪器可以使用的是验时，下列仪器可以使用的是()A天平天平B弹簧握力计弹簧握力计C温度计温度计D水银气压计水银气压计 栏目链接栏目链接天平根据等臂杠杆原理制成的，在飞船中物天平根据等臂杠杆原理制成的，在飞船中物体和砝码重力完全提供向心力，对托盘没有压力，故体和砝码重力完全提供向心力，对托盘没有压力，故A错误；弹簧握力计是运用弹性形变原理使用的，故错误；弹簧握力计是运用弹性形变原理使用的，故B正确；温度计是靠液体的热胀冷缩原理制成的，与正确；温度计是靠液体的热胀冷缩原理制成的，与是否失重无关，故温度计能够使用，故是否失重无关，故温度计能够使用，故C正确；水银正确；水银气压计是根据玻璃管中水银由于受到重力而产生的向气压计是根据玻璃管中水银由于受到重力而产生的向下的压强和外界的大气压强相平衡的原理制成的，在下的压强和外界的大气压强相平衡的原理制成的，在飞船中水银处于失重状态，所以不能使用，故飞船中水银处于失重状态，所以不能使用，故D错错误误解析解析 BC答案答案考点篇考点篇 栏目链接栏目链接u变式训练变式训练考点篇考点篇C 栏目链接栏目链接宇航员受地球的引力作用，只是引力充当向宇航员受地球的引力作用，只是引力充当向心力，处于完全失重状态，宇航员与空间站之间无弹心力，处于完全失重状态，宇航员与空间站之间无弹力的作用，所以力的作用，所以A、B选项错误；选项错误；C选项正确；宇航员选项正确；宇航员无初速度释放小球后，小球与空间站无相对运动，无初速度释放小球后，小球与空间站无相对运动，D选项错误选项错误解析解析考点篇考点篇 栏目链接栏目链接考点篇考点篇例例2 (2014广州六中高一广州六中高一)2013年年6月月11日日17时时38分，分，我国在酒泉卫星发射中心准时发射了我国在酒泉卫星发射中心准时发射了“神舟十号神舟十号”飞飞船经过几次变轨后进入预定轨道与船经过几次变轨后进入预定轨道与“天宫一号天宫一号”对接，对接，如图所示，飞船由近地圆轨道如图所示，飞船由近地圆轨道1处发动机向后喷气通过椭处发动机向后喷气通过椭圆轨道圆轨道2变轨到远地圆轨道变轨到远地圆轨道3.轨道轨道1与轨道与轨道2相切于相切于a点，轨点，轨道道2与轨道与轨道3相切于相切于b点完成预定任务后安全返回则下点完成预定任务后安全返回则下列说法正确的是列说法正确的是() 栏目链接栏目链接考点篇考点篇A在轨道在轨道1上运行的角速度小于轨道上运行的角速度小于轨道3上运行的角速上运行的角速度度B在轨道在轨道1上过上过a点时的速度大于轨道点时的速度大于轨道2上过上过a点时的点时的速度速度C在轨道在轨道3上过上过b点时的加速度大于轨道点时的加速度大于轨道2上过上过b点时点时的加速度的加速度D在轨道在轨道2上运动时做无动力飞行，从上运动时做无动力飞行，从a点到点到b点机点机械能守恒械能守恒 栏目链接栏目链接解析解析 D答案答案考点篇考点篇 栏目链接栏目链接考点篇考点篇小结：小结：(1)卫星绕行星运行过程处于完全失重状态卫星绕行星运行过程处于完全失重状态，一一切与重力有关的现象都不会发生切与重力有关的现象都不会发生(2)卫星在发射或回收过卫星在发射或回收过程都要经过多次变轨程都要经过多次变轨，判断变轨问题时判断变轨问题时，可根据可根据对不同对不同的圆轨道：轨道半径增大过程的圆轨道：轨道半径增大过程，要加速要加速，“其他力其他力”做正做正功功，此过程机械能增加；轨道半径减小过程此过程机械能增加；轨道半径减小过程，要减速要减速，“其他力其他力”做负功做负功，此过程机械能减小此过程机械能减小对不同的轨道对不同的轨道上的同一点的加速度：无论是什么形状的轨道上的同一点的加速度：无论是什么形状的轨道，只要是同只要是同一点一点，卫星受到的引力相等卫星受到的引力相等，加速度也一定相等加速度也一定相等 栏目链接栏目链接u变式训练变式训练考点篇考点篇2(2013天津高一天津高一)(双选双选)如图所示，在发射某地球如图所示，在发射某地球卫星的过程中，首先将卫星从卫星的过程中，首先将卫星从A点发射进入椭圆轨道点发射进入椭圆轨道运运行，然后在行，然后在B点通过改变卫星速度，让卫星进入预定圆轨点通过改变卫星速度，让卫星进入预定圆轨道道上运行，则上运行，则()AD 栏目链接栏目链接考点篇考点篇A该卫星的发射速度必定小于该卫星的发射速度必定小于11.2 km/sB卫星在椭圆轨道卫星在椭圆轨道运行的过程中，经过运行的过程中，经过A点的点的线速度小于经过线速度小于经过B点的线速度点的线速度C卫星在椭圆轨道卫星在椭圆轨道上的周期大于卫星在轨道上的周期大于卫星在轨道上的周期上的周期D卫星在卫星在A点的加速度大于卫星在点的加速度大于卫星在B点的加速度点的加速度 栏目链接栏目链接该卫星没有离开地球的束缚，故发射速度小该卫星没有离开地球的束缚，故发射速度小于第二宇宙速度，即小于于第二宇宙速度，即小于11.2 km/s，A选项正确；卫选项正确；卫星在椭圆轨道运动时，应用开普勒的星在椭圆轨道运动时，应用开普勒的“面积定律面积定律”及及“周期定律周期定律”可知可知B、C选项错误；卫星在选项错误；卫星在A点的轨道点的轨道半径较半径较B点小向心加速度较大，点小向心加速度较大，D选项正确选项正确解析解析考点篇考点篇 栏目链接栏目链接