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【物理】宇宙航行课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

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1、第七章第四节宇宙航行新课引入早在 1687 年出版的自然哲学的数学原理中，牛顿就设想：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？第一宇宙速度物体环绕地球运动，可视作匀速圆周运动，万有引力提供物体运动的向心力，所以物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度月地检验已知地球半径 R=6400 km，地球质量 M=6.01024 kg，卫星在地面附近环绕（r=R）地球做匀速圆周运动所必须具有的速度有多大？第一宇宙速度计算天体的质量物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，可近似认为向心力是由重力提供的，有：不同星球的第一宇宙速度是否相同？把卫星发射到更高轨道发射速度是越大还是越小？第一宇宙速度月地检验第一宇宙速度的理解理论研究指出，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

2、速度（逃逸速度）。第二宇宙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）。第三宇宙速度巩固提升若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，则该行星的第一宇宙速度约为（）.A.16 km/s B.32 km/sC.4 km/s D.2 km/s月地检验牛顿虽然早就预言了人造地球卫星，但因发射需达到很大的速度，这对于人类是一个巨大的挑战。直到多级火箭研制成功，才为人造地球卫星的发射创造力条件。人造地球卫星1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星“卫星1号”被送到了外层空间。1970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。月地检验人造地球卫星1.赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面，卫星始终处于赤道正上方。2.极地轨道：卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。3.一般轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度。月地检验地球同步卫星相对地面静止且与地球的自转具有相同周期的卫星，叫作地

3、球同步卫星月地检验地球同步卫星六个“一定”月地检验人造卫星的运行规律类似行星运行规律由万有引力提供卫星做圆周运动的向力。计算天体的质量人造卫星的运行规律a、v、w随r增大而减小T随r增大而增大巩固提升（多选）如图所示,赤道上随地球自转的物体A、赤道上空的近地卫星B、地球同步卫星C,它们的运动都可视为匀速圆周运动,比较三个物体的运动情况,以下判断正确的是()A.三者的周期关系为TATBaBaCC.三者角速度的大小关系为A=CBD.三者线速度的大小关系为vAvCvB1961年4月12日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时108 min，然后重返大气层，安全降落在地面，铸就了人类首次进入太空的丰碑。载人航天与太空探索1969年7月16日9时32分，运载阿波罗11号飞船的土星5号火箭在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。7月20日下午10时56分，指挥长阿姆斯特朗小心翼翼地踏上月面，并说出了那句载入史册的名言：“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大的飞跃。”载人航天与太空探索2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空（图7.4-3)。飞船绕地球飞行14圈后安全降落。这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家。自2013年6月起，神舟飞船先后与天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室成功完成交会对接试验（图7.4-4)。2021年4月29日，具备长期自主飞行能力的天和核心舱成功发射。载人航天与太空探索巩固提升如图，有a、b、c、d四颗卫星，a未发射，在地球赤道上随地球一起转动，b为近地轨道卫星，c为地球同步卫星，d为高空探测卫星，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，重力加速度为g，则下列关于四颗卫星的说法正确的是（）Aa卫星的向心加速度等于重力加速度gBb卫星与地心连线在单位时间扫过的面积等于c卫星与地心连线在单位时间扫过的面积Cb、c卫星轨道半径的三次方与运行周期平方之比相等Da卫星的运行周期等于d卫星的运行周期

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