7.4宇宙航行+课件-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptxVIP

中物理第4节宇宙航行第七章万有引力与宇宙航行

导入新课观看嫦娥奔月的运行过程过程

我国明朝早期，一位名叫“万户”的官员，在一把椅子的背后装上47支火箭。他坐在椅子上，用绳子绑紧。两手各拿一个大风筝。然后他要仆人将47支火箭同时点燃，想借用火箭的力量把他推向空中,这是美国人罗伯特·吉姆在1945年出版的《火箭与喷射》一书中的叙述,英国、德国和前苏联的一些火箭专家，在他们的著作中也提到或引用了这件事。可见，万户是世界上公认的“第一个尝试利用火箭进行飞行的人”。为表彰他的功绩，国际天文联合会将月球上的一座环形山命名为“万户”。新课引入嫦娥奔月万户飞天一直在为“飞天”梦想努力着阿波罗11号登月天问一号的火星之旅

一、宇宙速度思考：（1）怎样才能成功发射一颗围绕地球运行的卫星呢？（2）如果想要发射一颗围绕月球运行的探月卫星需要满足怎样的条件？（3）如何让航天器脱离地球引力束缚飞向太阳系甚至宇宙？（4）历史上最初是由哪位科学家提出想法？他的思路是什么？

V0以平抛运动为模型的推理过程1.牛顿的猜想一、宇宙速度问题（1）：在地面上方某一高度上用不同的初速度平抛出一物体，它们的落地点相同吗？问题（2）：如果被抛出物体的速度足够大，物体还做平抛运动吗？将做怎样的运动？问题（3）：以多大的速度抛出，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星？利用哪些规律求解？

设地球质量为M，物体质量为m，抛出速度为v，它到地心的距离为r，万有引力提供向心力，则Mmr2Gv2r=mv=GMr其中r≈R=6.4X106m，M=6.0X1024kgv=GMR=7.9km/sF引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）

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：一、宇宙速度一、宇宙速度（已知地球表面的重力加速度，即可求出地球的第一宇宙速度）

第一宇宙速度由星球的质量（或重力加速度）和半径决定问题（4）：不同星球的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的决定因素是什么？一、宇宙速度不同星球的第一宇宙速度不同

轨道越高，需要的发射速度越大。实际上卫星并不是在地表水平发射的，而是用火箭送到一定的高度的轨道后，再沿以地心为圆心的圆周的切线运行的。发射人造地球卫星，一般使用三级火箭，最后一级火箭脱离时，卫星的速度称为发射速度，使卫星进入地球轨道的过程也大致为三个阶段。一、宇宙速度问题（5）：把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？第一宇宙速度也是从地面发射人造卫星的：最小发射速度

一、宇宙速度第一宇宙速度是最小发射速度也是最大的环绕速度轨道越高，环绕速度越小。V2?

人造卫星的两个速度运行速度(无动力)：指卫星在轨道上绕地球转动时的线速度发射速度(有动力)：指被发射物体离开地面时的速度。

理论研究指出，在地面附近发射飞行器，如果速度大于7.9km/s，又小于11.2km/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11.2km/s时，它就会脱离地球的引力，永远离开地球。我们把11.2km/s叫作第二宇宙速度（逃逸速度）。2、第二宇宙速度

注意：宇宙速度都是对应状态下的发射速度最小值；以上三个宇宙速度都是地球上的宇宙速度，不同中心天体发射人造天体的三个宇宙速度不相同。但求值方法相同．3.第三宇宙速度：（1）概念：飞行器逃到太阳系之外成为自由天体的地面最小发射速度v3=16.7km/s，也称脱离速度（2）状态：摆脱太阳引力，逃出太阳系。成为自由天体2.第二宇宙速度：（1）概念：飞行器脱离地球引力，绕太阳运行成为人造行星的地面最小发射速度为v2=11.2km/s，也称逃逸速度（2）飞行器状态：绕太阳运行，成为人造行星v=11.2km/s

发射速度v运动情况v7.9km/s物体落回地面v=7.9km/s绕地球表面做匀速圆周运动7.9km/sv11.2km/s绕地球做椭圆运动11.2km/s≤v16.7km/s物体绕太阳运动16.7km/s≤v物体飞出太阳系整理归纳：三个宇宙速度

???推导

牛顿虽然早就预言了人造地球卫星，但因发射需要达到很大的速度，这对于人类是一个巨大的挑战。直到多级火箭的研制成功，才为人造地球卫星的发射创造了条件。梦想