2014-2015高中物理粤教版必修2配套课件：第三章 第3节 飞 向 太 空

物理•必修2（粤教）第三章万有引力定律及其应用第三节飞向太空重点：人造卫星的发射，航天技术中的力学问题．难点：区别环绕速度与发射速度，卫星变轨问题．预习篇考点篇栏目链接一、飞向太空的桥梁——火箭预习篇1．人造卫星的发射．(1)发射地球的人造卫星：要成为地球的人造卫星，发射速度必须达到__________．(2)发射太阳的人造“行星”：要成为太阳的人造行星，或探测其他行星，发射速度必须达到__________．(3)发射太阳系以外的宇宙探测器：要探测太阳系外的宇宙，发射速度必须达到__________．7.9km/s11.2km/s16.7km/s预习篇考点篇栏目链接预习篇2．发射卫星的火箭．(1)原理：火箭是利用燃料燃烧向后喷出的气体产生的反冲作用力而向前推进的．(2)多级火箭发射：由于一级火箭发射还达不到发射人造卫星所需的速度，通常采用多级火箭发射，一般采用__________发射．三级火箭预习篇考点篇栏目链接二、人类遨游太空预习篇时间国家活动内容1957年10月苏联首次成功发射人类第一颗人造卫星——“伴侣号”.1961年4月苏联首次成功发射人类第一艘载人宇宙飞船——“东方号”.1969年7月美国首次成功发射人类第一艘载人宇宙飞船——“阿波罗11号”.1970年4月中国中国首次发射成功人造地球卫星——“东方红一号”.1971年4月苏联首次成功发射宇宙空间站——“礼炮1号”.1981年4月美国首次成功发射航天飞机——“哥伦比亚号”.2003年10月中国中国首次发射成功载人飞船——“神舟五号”.预习篇考点篇栏目链接预习篇考点篇栏目链接考点篇考点1火箭与人造卫星1．人造卫星．人造卫星要进入飞行轨道必须有足够大的速度．速度达到7.9km/s可进入绕地球飞行的轨道，成为人造地球卫星；速度达到11.2km/s可成为太阳的人造行星．2．三级火箭．(1)一级火箭最终速度达不到发射人造卫星所需要的速度，发射卫星要用多级火箭．预习篇考点篇栏目链接考点篇(2)三级火箭的工作过程．火箭起飞时，第一级火箭的发动机“点火”，燃料燃尽后；第二级火箭开始工作，并自动脱掉第一级火箭的预习篇考点篇栏目链接考点篇外壳，以此类推……由于各级火箭的连接部位需大量附属设备，这些附属设备具有一定的质量，并且级数越多，连接部位的附属设备质量越大，并且所需的技术要求也越精密，因此，火箭的级数并不是越多越好，一般用三级火箭．预习篇考点篇栏目链接考点2航天技术中的力学问题考点篇1．人造卫星的变轨问题：(1)卫星要从低轨道向高轨道变轨时要加速：当卫星受中心天体的万有引力等于向心力时，它将绕中心天体做匀速圆周运动(如图中的圆轨道1，此时速度为v1)，若发射卫星的速度v2v1时，卫星做离心运动，将围绕中心天体做椭圆轨道运动(如图中的轨道2)，在椭圆轨道远点b处实行二次点火，卫星将在半径更大的圆轨道(如图中的轨道3)做匀速圆周运动．预习篇考点篇栏目链接考点篇(2)卫星要从高轨道向低轨道变轨时要减速：在右图中，若要使卫星从轨道3返回到轨道1，则在轨道b处突然减速，此时引力大于向心力，卫星沿椭圆轨道2做向心运动，让该椭圆轨道与接收点相切或相交可成功回收卫星．预习篇考点篇栏目链接考点篇2．人造卫星的超重和失重问题．(1)人造卫星的超重问题：卫星在上升过程或减速返回的过程，宇航员具有向上的加速度，受到的支持力大于重力，处于超重状态．宇航员在超重状态时，头部的血液流向下肢抑制血液向心脏和脑部回流，造成宇航员身体不适．(2)人造卫星的失重问题：卫星在正常轨道运行时，万有引力提供向心力，在卫星内的所有物体具有向下的加速度a＝g，处于完全失重状态．在卫星中与重力有关的现象都不会发生，与重力作用有关的仪器都不能正常工作．预习篇考点篇栏目链接考点篇例1(2014·海南中学高一)(双选)中国于2010年底在酒泉卫星发射中心发射空间目标飞行器“天宫一号”．“天宫一号”是中国为下一步建造空间站而研制的，重约8.5吨，分为支援舱和实验舱两个舱，在实验舱做实验时，下列仪器可以使用的是()A．天平B．弹簧握力计C．温度计D．水银气压计预习篇考点篇栏目链接天平根据等臂杠杆原理制成的，在飞船中物体和砝码重力完全提供向心力，对托盘没有压力，故A错误；弹簧握力计是运用弹性形变原理使用的，故B正确；温度计是靠液体的热胀冷缩原理制成的，与是否失重无关，故温度计能够使用，故C正确；水银气压计是根据玻璃管中水银由于受到重力而产生的向下的压强和外界的大气压强相平衡的原理制成的，在飞船中水银处于失重状态，所以不能使用，故D错误．解析BC答案考点篇预习篇考点篇栏目链接变式训练考点篇1．(2013·广东执信高一)在圆轨道上运动的国际空间站里，一宇航员A静止(相对空间舱)“站”于舱内朝向地球一侧的“地面”B上，如图所示，下列说法正确的是()A．宇航员不受地球引力作用B．宇航员受到地球的引力和空间站“地面”对他的支持力C．宇航员与空间站“地面”之间无相互作用力D．若宇航员将手中一小球无初速度(相对空间舱)释放，该小球将落到空间站“地面”上C预习篇考点篇栏目链接宇航员受地球的引力作用，只是引力充当向心力，处于完全失重状态，宇航员与空间站之间无弹力的作用，所以A、B选项错误；C选项正确；宇航员无初速度释放小球后，小球与空间站无相对运动，D选项错误．解析考点篇预习篇考点篇栏目链接考点篇例2(2014·广州六中高一)2013年6月11日17时38分，我国在酒泉卫星发射中心准时发射了“神舟十号”飞船．经过几次变轨后进入预定轨道与“天宫一号”对接，如图所示，飞船由近地圆轨道1处发动机向后喷气通过椭圆轨道2变轨到远地圆轨道3.轨道1与轨道2相切于a点，轨道2与轨道3相切于b点．完成预定任务后安全返回．则下列说法正确的是()预习篇考点篇栏目链接考点篇A．在轨道1上运行的角速度小于轨道3上运行的角速度B．在轨道1上过a点时的速度大于轨道2上过a点时的速度C．在轨道3上过b点时的加速度大于轨道2上过b点时的加速度D．在轨道2上运动时做无动力飞行，从a点到b点机械能守恒预习篇考点篇栏目链接解析D答案考点篇预习篇考点篇栏目链接轨道1和轨道3是两个做匀速圆周运动的轨道，由引力提供向心力GMmr2＝mv2r＝mω2r可知，轨道1的角速度、线速度及向心加速度都比轨道3的大，A、B选项错误；轨道2上过b点与轨道3过b点是同一点，万有引力相同，加速度相同，C选项错误；卫星在地球引力作用下沿椭圆轨道运动，只有引力做功，机械能守恒．D选项正确．考点篇小结：(1)卫星绕行星运行过程处于完全失重状态，一切与重力有关的现象都不会发生．(2)卫星在发射或回收过程都要经过多次变轨，判断变轨问题时，可根据①对不同的圆轨道：轨道半径增大过程，要加速，“其他力”做正功，此过程机械能增加；轨道半径减小过程，要减速，“其他力”做负功，此过程机械能减小．②对不同的轨道上的同一点的加速度：无论是什么形状的轨道，只要是同一点，卫星受到的引力相等，加速度也一定相等．预习篇考点篇栏目链接变式训练考点篇2．(2013·天津高一)(双选)如图所示，在发射某地球卫星的过程中，首先将卫星从A点发射进入椭圆轨道Ⅰ运行，然后在B点通过改变卫星速度，让卫星进入预定圆轨道Ⅱ上运行，则()AD预习篇考点篇栏目链接考点篇A．该卫星的发射速度必定小于11.2km/sB．卫星在椭圆轨道Ⅰ运行的过程中，经过A点的线速度小于经过B点的线速度C．卫星在椭圆轨道Ⅰ上的周期大于卫星在轨道Ⅱ上的周期D．卫星在A点的加速度大于卫星在B点的加速度预习篇考点篇栏目链接该卫星没有离开地球的束缚，故发射速度小于第二宇宙速度，即小于11.2km/s，A选项正确；卫星在椭圆轨道运动时，应用开普勒的“面积定律”及“周期定律”可知B、C选项错误；卫星在A点的轨道半径较B点小向心加速度较大，D选项正确．解析考点篇预习篇考点篇栏目链接