【高中物理】宇宙航行課件 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

中物理第4節(jié)宇宙航行第七章萬有引力與宇宙航行方法一、假設(shè)在天體表面有一個質(zhì)量為m的物體，忽略天體自轉(zhuǎn)的影響，該物體所受重力的大小就等于天體對它的萬有引力的大小。方法二、環(huán)繞法找一個星球圍繞著天體做勻速圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力列方程。復(fù)習(xí)回顧：計算天體質(zhì)量的兩種方法新課引入中國的飛天夢歷程嫦娥奔月萬戶飛天中國航天實際上，早在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中，牛頓就設(shè)想：把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點也就一次比一次遠；當(dāng)拋出速度足夠大時，落地點就會遠到恰好繞地球一圈。這時，物體就不再落回地面，而是成為一顆圍繞著地球運動的人造衛(wèi)星。一、人造衛(wèi)星的最初構(gòu)想思考：以多大的速度拋出這個物體，它才會成為人造衛(wèi)星而不會落下來？（已知Ｇ=6.67×10-11N?m2/kg2，地球質(zhì)量M=6×1024kg，地球半徑R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2）

二、第一宇宙速度

什么是第一宇宙速度？第一層含義：從地面發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射速度第二層含義：衛(wèi)星在地面附近圍繞地球做勻速圓周運動時的環(huán)繞速度（第二宇宙速度）（第三宇宙速度）三個宇宙速度最小地面附近勻速圓周運動11.2地球最小16.7太陽最小

【例1】A星球的第一宇宙速度為9km/s，已知B星球的質(zhì)量是A星球質(zhì)量的1/81，A星球半徑是B星球半徑的4倍，則在B星球上發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射速度約為多少？

√三、衛(wèi)星的變軌問題123Q在1號軌道上經(jīng)過Q點時：

要想在Q點進入2號軌道：離心運動

P在2號軌道上經(jīng)過P點時：

要想在P點進入3號軌道：

=

減速

例2、如圖所示，“嫦娥一號”探月衛(wèi)星被月球捕獲后，首先穩(wěn)定在橢圓軌道Ⅰ上運動，其中P、Q兩點分別是軌道Ⅰ的近月點和遠月點，Ⅱ是衛(wèi)星繞月球做圓周運動的軌道，軌道Ⅰ和Ⅱ在P點相切，則(

)A.衛(wèi)星沿軌道Ⅰ運動，在P點的速度大于Q點的速度B.衛(wèi)星沿軌道Ⅰ運動，在P點的加速度小于Q點的加速度C.衛(wèi)星分別沿軌道Ⅰ、Ⅱ運動到P點的加速度不相等D.衛(wèi)星要從軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ，須在P點加速AAAA

衛(wèi)星的發(fā)射過程：衛(wèi)星的回收過程：四、宇宙飛船與空間站對接思考：能否把宇宙飛船先發(fā)射到空間站的同一軌道上，再直接加速追上空間站實現(xiàn)對接呢？對接過程和方法：1、飛船首先在一個比空間站低的圓軌道上運行，當(dāng)運行到適當(dāng)位置時，點火加速進入到一個橢圓軌道上。2、當(dāng)空間站和飛船恰好同時運行到兩軌道的切點時,飛船再次點火加速實現(xiàn)對接?？臻g站飛船例3、在太空中有兩飛行器a、b，它們在繞地球的同一圓形軌道上同向運行，a在前b在后，它都配有能沿運動方向向前或向后噴氣的發(fā)動機，現(xiàn)要想b盡快追上a

并完成對接，b應(yīng)采取的措施是（）A、沿運動方向噴氣B、先沿運動方向噴氣，后沿運動反方向噴氣C、沿運動反方向噴氣D、先沿運動反方向噴氣，后沿運動方向噴氣Bab五、衛(wèi)星的軌道ABCD思考：如圖所示，A、B、C、D四條圓軌道中不能作為衛(wèi)星軌道的是哪一條？六、衛(wèi)星的運動規(guī)律

√第一宇宙速度1.發(fā)射衛(wèi)星的最小地面發(fā)射速度2.衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動時的環(huán)繞速度3.衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時的最大環(huán)繞速度例4、如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運動的3顆衛(wèi)星，下列說法正確的是（）

A.b、c的線速度大小相等，且小于a

的線速度B.b、c的向心加速度大小相等，且大于a

的向心加速度C.c加速可追上同一軌道上的

b，b減速可等候同一軌道上的

cD.a衛(wèi)星由于某原因，軌道半徑緩慢減小，其線速度將增大AD七、同步衛(wèi)星周期一定：24h角速度一定：等于地球自轉(zhuǎn)的角速度線速度一定：3.1×103m/s離地高度一定：3.6×104km向心加速度一定：0.23m/s2例5、如圖所示，a為地面上的待發(fā)射衛(wèi)星，b為近地圓軌道衛(wèi)星，c為地球同步衛(wèi)星.三顆衛(wèi)星質(zhì)量相同.三顆衛(wèi)星的線速度分別為va、vb、vc，角速度分別為ωa、ωb、ωc，周期分別為Ta、Tb、Tc，向心力分別為Fa、Fb、Fc，則(

)A.ωa＝ωc<ωbB.Fa＝Fc<FbC.va＝vc<vbD.Ta＝Tc>Tb

√

√

×

×

八、雙星系統(tǒng)1、定義：宇宙中兩顆相距較近的天體稱為“雙星”，它們在彼此之間的萬有引力的作用下以二者連線上的某一點為圓心做勻速圓周運動。2、特點：

兩星球的軌道半徑之和等于它們之間的距離

向心力大小相等

周期、角速度相同例6、經(jīng)測量，雙星運