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1、,宇宙航行,学习目标：,知识与技能：理解人造卫星发射原理，推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度，简单了解航天发展史。过程与方法：学习科学的思维方法，培养分析推理能力和合理表达的能力。情感态度与价值观：激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。,重点：,第一宇宙速度的计算及对宇宙速度意义的理解,抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星发射而不落下来必须具备什么条件？,问题：,牛顿的思考与设想：,抛出的速度v越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？,牛顿的设想过程,法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力,探究问题一：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面
2、运动，不会落下来？(已知=6.6710-11Nm2/kg2,地球质量M=5.891024kg,地球半径R=6400km),（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km）,1.第一宇宙速度（环绕速度）大小：v1=7.9km/s,意义：是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的 速度，也叫做地面附近的环绕速度。即绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，也是最小发射速度；,说明：（）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；,（）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；,一、宇宙速度,2.第二宇宙速度大小：v=11.2km/s意义：以这个速度发射，物体刚
3、好能克服地球的引力作用，永远的离开地球而绕太阳运动。也叫地面附近的逃逸速度。3.第三宇宙速度大小：v=16.7km/s意义：以这个速度发射，物体刚好能摆脱太阳引力的束缚而飞到太阳系以外。,a,b,c,d,探究问题二：（1）如图所示，a、b、c、d三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？,提示：卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供，所以必须指向地心,（2）这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和地球自转同步？,二、人造卫星：,1、卫星轨道：赤道平面轨道和极地轨道,极地卫星、同步卫星还是一般卫星,二、人造卫星：,2、发射速度与运行速度,（1）发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发
4、射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道,（2）环绕速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度,注意：卫星的实际环绕速度一定小于发射速度,1）、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，不再绕地球运行。,2）、发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空
5、间。,3、卫星变轨道-同步卫星发射,由于技术上的原因，卫星的发射往往要分几个阶段，经过多次变轨后才能定点于预定的位置。,v2 v1 v4 v3,三、同步卫星有以下几个特点：,三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。（两级有部分盲区）,1、同步卫星与地球自转方向一致。2、同步卫星的运转周期与地球自转周期一致，是24h。所以同步卫星的角速度与地球自转的角速度相等。3、同步卫星的轨道平面与赤道平面共面。4、同步卫星的高度一定。5、同步卫星的环绕速度大小一定相等。,航天器的动力,航天器的发射一般都由化学燃料火箭完成。航天器的姿态控制、轨道维持以及远程探测器的运行动力，就不能完全靠化学燃料了。已经实验成
6、功的和正在开展研究的一些方法和途径是：,采用离子发动机,原理是利用电场加速离子，将离子高速向后喷出，利用反冲使航天器得到加速。,采用“太阳帆”,根据量子理论，光子有动量：p=h/，因此光照到物体表面，光子被物体吸收或反射都会对物体产生“光压”。,苏联空军少校加加林进入了东方一号载人飞船。实现了人类第一次进入太空。,“哈勃”太空望远镜,2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在重返地面的过程中突然发生解体燃烧，航天飞机上的七名宇航员，包括六名美国人及一名以色列人全部遇难。,无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。,1984年4月12日，第一架航天飞机哥伦比亚号发射成功。,1970年，
7、“东方红”1号，中国第一颗人造卫星。中国是第五个能自行发射卫星的国家。,1975年，返回式遥感卫星，中国第一颗返回式卫星，用于对地观测，运行三天后按计划返回地面；中国是第三个掌握卫星回收技术的国家。,风云二号-地球同步轨道,风云一号-太阳同步轨道,虽着我国“神舟系列号、“嫦娥一号发射成功，中国已开始了宇宙探索的新征程,2003年10月15日9时随“神舟”五号宇宙飞船升空的中国第一位航天员杨利伟,1992年，中国载人航天工程正式启动,西昌卫星发射中心,酒泉卫星发射基地,太原卫星发射中心,我国卫星发射基地,1、宇宙速度第一宇宙速度7.9km/s，第二宇宙速度11.2km/s，第三宇宙速度16.7k
8、m/s。第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是在轨道上运行的最大速度.,2、人造地球卫星 1）卫星轨道 2）卫星速度,3、同步卫星定点在赤道上空，周期T、高度h、线速度v一定。T=24h，h=36000km，v=3.1km/s,4、梦想成真（1）世界的成就（2）中国的成就,小结：,5、解题主线,绕星球运动,【1】1990年3月，紫金山天文台将该台发现的2752号小行星命名为“吴健雄星”。将其看作球形，直径为32km，它的密度和地球密度相近。若在此小行星上发射一颗卫星环绕其表面附近运转。求此卫星的环绕速度。（地球半径取6400km）,20m/s,习题精析,【2】在正在绕地球运行的人造卫星系统内，下
9、列仪器还可以使用的有()A天平B测力计C密度计 D气压计,B,【3】假如一人造地球卫星做圆周运动的轨道半径增大到原来的2倍,仍做圆周运动.则()A.根据公式v=r可知卫星的线速度将增大到原来的2倍B.根据公式F=mv2/r,可知卫星所受的向心力将变为原 来的1/2倍C.根据公式F=GMm/r2,可知地球提供的向心力将减少 到原来的1/4倍D.根据上述B和C给出的公式,可知卫星运动的线速度将减 少到原来的,C,习题精析,【4】近地人造卫星1和2绕地球做匀速圆周运动的周期分别为T1和T2,设在卫星1、卫星2各自所在的高度上的重力加速度大小分别为g1、g2，则（）A B C D,B,习题精析,【5】
10、设地球的半径为Ra为静止在地球赤道上的一个物体，b为一颗近地绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球的一颗同步卫星，其轨道半径为r，下列说法中正确的是（）A.a与c的线速度大小之比 B.a与c的线速度大小之比C.b与c的周期之比 D.b与c的周期之比,D,【6】2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道进入椭圆轨道，B为轨道上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有（）（A）在轨道上经过A的速度小于经过B的速度（B）在轨道上经过A的速度小于在轨道上经过A 的速度（C）在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的 周期（D）在轨道上经过A的加速度小 于在
11、轨道上经过A的加速度,习题精析,ABC,【7】发射地球同步卫星时,先将卫星发射到近地圆轨道1,然后点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3.轨道1,2相切于Q点,轨道2,3相切于P点,如图所示,则当卫星分别在1,2,3轨道上正常运行时,下列说法中正确的是:()A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上 的速率B.卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1 上的角速度C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大 于它在轨道2上经过Q点时的加速度D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度,BD,习题精析,【8】a是地球赤道上一栋建筑，b是在赤道平面内作匀速圆周运动
12、、距地面9.6106m的卫星，c是地球同步卫星，某一时刻b、c刚好位于a的正上方（如图甲所示），经48h，a、b、c的大致位置是图乙中的（取地球半径R=6.4106m地球表面重力加速度g=10m/s2,）下图正确的是（）,习题精析,B,【9】有一星球的密度与地球的密度相同，但它表面处的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，则该星球的质量将是地球质量的（）A、1/4倍 B、4倍 C、16倍 D、64倍,D,习题精析,【10】已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6倍。若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍，则该行星的自转周期约为（）A6小时 B.1
13、2小时 C.24小时 D.36小时,D,【11】太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道。下列4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。图中坐标系的横轴是lg(T/T0),纵轴是lg(R/R0),这里T和R分别是行星红太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，T0和R0分别是木星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，下列4幅图中正确的是（）,习题精析,A,【12】1990年5月，紫金山天文台将他们发现的第2752号小行星命名为吴健雄号，该小行星的半径为16km。若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，小行星密度与地球相同。已知地球半径R6400km，地球表面重力加速度为g.这个小行星表面的重力加速度为（）A400gBg/400C20gDg/20,B,习题精析,【13】地球半径为R,地面的重力加速度为g，某卫星距地面的高度也为2R，设卫星做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A、卫星的线速度为 B、卫星的角速度为C、卫星的加速度为g/4 D、卫星的周期为,BD,习题精析,【14】两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起时，它们之间的万有引力为F。若半径为原来两倍的实心大铁球紧靠在一起时，则它们之间的万有引力为：（）A.4F B.2F C.F D.16F,D,
