《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT教学课件

人教版高中物理必修二《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT教学课件，共27页。

学习目标

1 知道三个宇宙速度的含义和数值，会计算第一宇宙速度．(重点)　

2 掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系．(重点)　

3 理解近地卫星、同步卫星的区别．(难点)　

4 掌握卫星的变轨问题．(难点)

新课引入

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？

可以看作平抛运动

（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？

水平飞出的距离更远

（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。

一、宇宙速度

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

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）。

(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.是卫星的最大环绕速度

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）。

3.认识第三宇宙速度

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）。

二、人造卫星

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。

（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．