高中人教版 (2019)宇宙航行示范课ppt课件

这是一份高中人教版 (2019)宇宙航行示范课ppt课件，共24页。PPT课件主要包含了人造地球卫星，载人航天与太空探索等内容，欢迎下载使用。
1.登月过程需要解决的问题？
（1）如何让嫦娥五号飞出地球？
（2）如何让嫦娥五号飞向月球？
（3）如何让航天器飞向宇宙？
2、（1）拿一支粉笔水平抛出，粉笔做什么运动？
（2）在相同高度使抛出时的速度更大一些，与第一次抛出有什么区别？
（3）是否可以一直运动不掉下来？为什么会这样呢？
不可以，因为受到重力作用，粉笔会向下运动。
如图所示，在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。你知道这个速度究竟有多大吗？
思考：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？（已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2，地球质M=6×1024kg，地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2）
这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度， 叫作第一宇宙速度（环绕速度）。
1.第一宇宙速度的分析与计算
(1)环绕法：万有引力提供物体作圆周运动的向心力
(2)拱桥法：当支持力为0时，重力提供物体作圆周运动的向心力。
（2）是航天器成为卫星的最小发射速度
2.是卫星的最大环绕速度
（1）第一宇宙速度的大小：v=7.9km/s;
1.卫星的最小发射速度
发射卫星的轨道越高，需要克服万有引力的阻碍作用越多，所以发射速度需要增加。因此第一宇宙速度也是航天器成为卫星的最小发射速度。
因此第一宇宙速度也是卫星的最大环绕速度。
理论研究指出，在地面附近发射飞行器，如果速度大于 7.9 km/s，又小于 11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。当飞行器的速度等于或大于 11.2 km/s 时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把 11.2 km/s叫作第二宇宙速度（逃逸速度）。
达到第二宇宙速度的飞行器还无法脱离太阳对它的引力。在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于 16.7 km/s， 这个速度叫作第三宇宙速度（脱离速度）。
注意：在地面发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹不是圆，而是椭圆；等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，永远离开地球。
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人造地球卫星的轨道类型包括近地轨道、中地球轨道、地球同步轨道等。不同轨道类型的卫星具有不同的应用。 卫星的轨道类型为航天工程提供了重要的理论支持。 卫星的轨道类型，展示了航天工程中的多样化应用。
通过万有引力定律可以解释卫星的发射与运行过程。例如，卫星在发射时需要达到第一宇宙速度。 卫星的发射与运行过程为航天工程提供了重要的理论支持。 卫星的发射与运行过程，展示了航天工程中的复杂性和精确性。
人造地球卫星在通信、气象、导航、地球观测等领域具有广泛应用。例如，通信卫星通过同步轨道可以实现全球通信覆盖。 卫星的应用为现代科学技术的发展提供了重要的支持。 卫星的应用，展示了航天工程对现代社会的重要贡献。
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我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”
自首颗人造地球卫星发射后，人类已经发射数千颗人造地球卫星，目前在轨有效运行的卫星有上千颗，其中通信、导航、气象等卫星已极大地改变了人类的生活。
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（一）人造地球卫星的轨道特点1、卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道．(1)卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，卫星的周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律．(2)卫星绕地球沿圆轨道运动时，因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心．(3)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，可以通过两极上空(极地轨道)，也可以和赤道平面成任一角度，如图所示．
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3.人造地球卫星的分类
（1）近地卫星：指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。
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（2）同步卫星的“六个一定”
①轨道平面一定：赤道平面
②周期与角速度一定：T=24h
⑤运转方向一定:自西向东
③轨道半径一定:r=6.6R
④速度大小一定:v=3.08km/s
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（3）同步卫星的用途：主要用于通信，故也称通信卫星。3颗同步卫星可实现全球覆盖,为了使同步卫星之间不相互干扰，大约3°左右才能放置一颗同步卫星，也就是说，地球上空只能放下120颗同步卫星。截止2012年，已发射100多颗。
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载人航天从最初的载人飞船发展到国际空间站，展示了人类对太空探索的不断追求。 载人航天的发展历程为航天工程提供了重要的理论支持。 载人航天的发展历程，展示了人类对太空探索的勇气和智慧。
太空探索取得了许多重要成就，如阿波罗登月计划、火星探测任务等。这些成就展示了人类对宇宙的深入了解。 太空探索的成就为航天工程提供了重要的理论支持。 太空探索的成就，展示了人类对宇宙探索的不懈努力。
未来的太空探索方向包括火星殖民、深空探测等。这些方向展示了人类对宇宙探索的长远规划。 未来的太空探索方向为航天工程提供了重要的理论支持。 未来的太空探索方向，展示了人类对宇宙探索的无限憧憬。
三、载人航天与太空探索
1961年4月12日，苏联航天员加加林进入称为第一个进入太空的人类。
1969年阿波罗登月，阿姆斯特朗说了那名言：“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言,却是巨大飞E跃。”
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第一宇宙速度（环绕速度）:
第二宇宙速度（逃逸速度）:
第三宇宙速度（脱离速度）:
v2=11.2km/s
v3=16.7km/s
近地卫星极地卫星同步卫星
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1.有人根据公式v=ωr说：人造地球卫星的轨道半径增大2倍，卫星的速度也增大2倍，但由公式v=√Gm地/r可知，轨道半径增大时，人造地球卫星的速度是减小的，应当增氧正确理解这个问题？解： 根据题目描述，有人根据公式v=ωr，认为当人造地球卫星的轨道半径增大2倍时，卫星的速度也增大2倍。但根据公式v= √GM/r，轨道半径增大时，卫星的速度实际上是减小的。这两种说法看似矛盾，但实际上是由于对公式应用条件的理解不足导致的。首先，分析公式v=ωr。这个公式表明线速度v与角速度ω和轨道半径r的乘积成正比。然而，这个公式并没有直接说明当r变化时，v会如何变化，因为它还涉及到ω的变化。在卫星绕地球做匀速圆周运动的情况下，角速度ω并不是恒定的，而是与轨道半径r有关。接着，分析公式v=√GM/r。这个公式是根据万有引力提供向心力的原理推导出来的，其中G是万有引力常数，M是地球的质量，r是轨道半径。这个公式直接表明，当轨道半径r增大时，线速度v会减小。为了更深入地理解这个问题，可以考虑卫星绕地球做匀速圆周运动时的动力学关系。万有引力提供向心力，即： GMm/r2=m v2/r ，化简后得到：v= √GM/r，这个公式表明，卫星的线速度v仅与轨道半径r和地球的质量M有关。当轨道半径r增大时，线速度v会减小。综上所述，虽然公式v=ωr在形式上表明线速度与轨道半径成正比，但由于角速度ω随轨道半径的变化而变化，因此不能简单地根据这个公式来判断线速度的变化。而根据万有引力提供向心力的原理推导出的公式v=√ GM/r​则更准确地描述了线速度与轨道半径的关系。因此，当人造地球卫星的轨道半径增大时，其速度实际上是减小的。
练习与应用（教材64页）