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1、第三節(jié)飛向太空,目標導航,預習導引,目標導航,預習導引,二,一,三,一、飛向太空的橋梁火箭 1.人造衛(wèi)星的發(fā)射 要成為地球的人造衛(wèi)星,發(fā)射速度必須大于7.9 km/s,要成為太陽的人造行星,發(fā)射速度至少達到11.2 km/s. 發(fā)射人造衛(wèi)星借助速度推進工具火箭. 2.發(fā)射的條件 原理:利用燃料燃燒向后急速噴出的氣體產生的反作用力,使火箭向前射出. 組成:主要有殼體和燃料兩部分. 多級火箭:用幾個火箭連接而成的火箭組合,一般為三級.,,,,目標導航,二,一,預習導引,三,二、夢想成真遨游太空 1957年10月4日,蘇聯發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星. 2003年10月15日,我國神舟五號宇宙飛船在酒泉

2、衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,把我國第一位航天員楊利偉送入太空,成為繼蘇聯、美國后,第三個依靠自己的力量將航天員送上太空的國家.,,,,目標導航,一,預習導引,二,三,三、探索宇宙奧秘的先鋒空間探測器 1962年美國發(fā)射了“水手2號”探測器,第一次對金星進行了近距離的考察.1989年美國宇航局發(fā)射的“伽利略號”探測器飛行6年到達木星.2003年美國“勇氣號”與“機遇號”探測器分別發(fā)射成功,“勇氣號”于2004年登陸火星.2007年中國的“嫦娥一號”月球探測器發(fā)射成功.2010年中國的“嫦娥二號”月球探測器發(fā)射成功.,,,,,一,二,三,遷移應用,典題例解,知識精要,四,一、火箭 1.火箭的發(fā)明 火箭最

3、早是由我國發(fā)明的,早在12世紀的南宋時期,火箭已被用于戰(zhàn)爭.它是利用火藥燃燒向后急速噴出的氣體產生反作用力,使火箭向前射出. 2.近代火箭的研究 (1)近代火箭的研究從19世紀開始. (2)俄國科學家齊奧爾科夫斯基作出了重要貢獻:研究了火箭運動的原理和液體火箭推進及噴射的理論,提出了用液體火箭對未來太空飛行的設想及多級火箭和慣性導航的概念.,一,二,三,遷移應用,典題例解,知識精要,四,3.多級火箭 多級火箭是用幾個火箭連接而成的火箭組合,一般用三級.火箭起飛時,第一級火箭的發(fā)動機“點火”,推動各級火箭一起前進,當這一級的燃料燃盡后,第二級火箭開始工作,自動脫掉第一級火箭的外殼;第二級火箭在第

4、一級火箭基礎上進一步加速,以此類推,最終達到所需要的速度. 在現代技術條件下,一級火箭的最終速度還達不到發(fā)射人造衛(wèi)星所需要的速度,發(fā)射衛(wèi)星要用多級火箭.由于各級火箭的連接部位需大量附屬設備,這些附屬設備具有一定的質量,并且級數越多,連接部位的附屬設備質量越大,并且所需的技術要求也越精密,因此,火箭的級數并不是越多越好,一般用三級火箭.,一,二,三,遷移應用,典題例解,知識精要,四,一,二,三,遷移應用,典題例解,知識精要,四,【例1】 我國成功發(fā)射“神舟”九號飛船,飛船隨火箭一起離開發(fā)射塔飛向太空,并與此前發(fā)射的“天宮一號”空間站實現交會對接,下列說法中錯誤的是() A.飛船在升空過程中受到平

5、衡力的作用 B.火箭升空利用了力的作用是相互的 C.飛船和火箭分離后可以靠慣性繼續(xù)飛行 D.交會對接時飛船和空間站保持相對靜止 解析:在升空過程中,開始時飛船會受到火箭的推力作用,做加速運動,故A錯誤. 答案:A,一,二,三,遷移應用,典題例解,知識精要,四,2014年10月24日,“嫦娥五號”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,并在8天后以“跳躍式再入”方式成功返回地面.“跳躍式再入”指航天器在關閉發(fā)動機后進入大氣層,依靠大氣升力再次沖出大氣層,降低速度后再進入大氣層,如圖所示.已知地球半徑為R,地心到d點距離為r,地球表面重力加速度為g.下列說法正確的是() A.“嫦娥五號”在b點處于完全失重狀態(tài)

6、 B.“嫦娥五號”在d點的加速度小于 C.“嫦娥五號”在a點速率大于在c點的速率 D.“嫦娥五號”在c點速率大于在e點的速率 答案:C,一,二,三,遷移應用,典題例解,知識精要,四,解析:“嫦娥五號”在b點處于失重狀態(tài),由于受到阻力作用, 不是完全失重狀態(tài),選項A錯誤;在d點, “嫦娥五號”從a點到c點,由于阻力作用,則a點速率大于c點速率,選項C正確;從c點到e點,沒有空氣阻力,則c點速率和e點速率相等,選項D錯誤.,遷移應用,典題例解,一,二,三,知識精要,四,二、人造衛(wèi)星的軌道 如圖所示.衛(wèi)星的軌道可做如下分類: (1)赤道軌道:衛(wèi)星的軌道在赤道平面內.同步衛(wèi)星就是其中的一種. (2

7、)極地軌道:衛(wèi)星的軌道過南北兩極,即在垂直于赤道的平面內.如衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的導航衛(wèi)星軌道. (3)其他軌道:除以上兩種軌道外的衛(wèi)星軌道.其軌道平面與赤道成一定角度.,一,二,三,遷移應用,典題例解,知識精要,四,【例2】 (多選)可以發(fā)射一顆這樣的人造衛(wèi)星,使其圓軌道() A.與地球表面上某一緯度線(非赤道)是共面的同心圓 B.與地球表面上某一經度線所決定的圓是共面的同心圓 C.與地球表面上的赤道線是共面的同心圓,且衛(wèi)星相對地球表面是靜止的 D.與地球表面上的赤道線是共面的同心圓,但衛(wèi)星相對地球是運動的,一,二,三,遷移應用,典題例解,知識精要,四,解析:人造衛(wèi)星飛行時,由于地球對衛(wèi)星的引力作

8、為它做圓周運動的向心力,而這個力的方向必定指向圓心,即指向地心,故所有無動力的衛(wèi)星其軌道圓的圓心一定要和地球的地心重合,不能是地軸上(除地心外)的某一點,故A是不對的. 由于地球同時繞著地軸在自轉,所以衛(wèi)星的軌道平面也不可能和經度線所決定的平面共面,所以B也是不對的. 相對地球表面靜止的就是同步衛(wèi)星,它必須在赤道線平面內,且距地面有確定的高度,這個高度約為三萬六千千米,而低于或高于該高度的人造衛(wèi)星也是可以在赤道平面內運動的,不過由于它們的周期和地球自轉的周期不相同,就會相對于地面運動. 答案:CD,一,二,三,遷移應用,典題例解,知識精要,四,一,二,三,遷移應用,典題例解,知識精要,四,(多

9、選)我國曾采用一箭雙星方式,成功地將第十四顆和第十五顆北斗導航衛(wèi)星發(fā)射升空,隨后將它們送入預定轉移軌道,最后進入地球同步軌道.下列說法正確的是() A.它們自開始發(fā)射至進入預定轉移軌道的過程中一直處于失重狀態(tài) B.進入地球同步軌道后,它們運行的角速度都等于地球自轉的角速度 C.進入地球同步軌道后,若增大后面衛(wèi)星的線速度,它們將在此軌道上相碰 D.進入地球同步軌道后,它們繞地球做圓周運動的向心加速度的大小相等 答案:BD,一,二,三,遷移應用,典題例解,知識精要,四,解析:它們自開始發(fā)射至進入預定轉移軌道的過程中,起初處于超重狀態(tài),最終處于失重狀態(tài),選項A錯誤;進入地球同步軌道后,它們運行的角速

10、度都等于地球自轉的角速度,選項B正確;進入地球同步軌道后,若增大后面衛(wèi)星的線速度,后面衛(wèi)星將做離心運動,它們不可能在此軌道上相碰,選項C錯誤;進入地球同步軌道后,它們繞地球做圓周運動的向心加速度的大小相等,選項D正確.,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,三,四,三、衛(wèi)星的穩(wěn)定運行與變軌運行分析 1.圓軌道上的穩(wěn)定運行 一切衛(wèi)星的軌道的圓心都與地心重合,,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,三,四,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,三,四,3.人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與繞行速度 (1)發(fā)射速度:將人造衛(wèi)星送入預定軌道運行所必須具有的速度. (2)繞行速度:衛(wèi)星在軌道上繞地球做勻速圓周運動時所

11、具有的速度,對于人造地球衛(wèi)星,由 ,該速度指的是人造地球衛(wèi)星在軌道上運行時的速度,其大小隨軌道半徑的增大而減小,所以衛(wèi)星的運行速度v行7.9 km/s. 但由于人造地球衛(wèi)星發(fā)射過程中要克服地球引力做功,增大勢能,所以將衛(wèi)星發(fā)射到離地球越遠的軌道上,在地面所需要的發(fā)射速度越大,衛(wèi)星的最小發(fā)射速度為7.9 km/s.,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,三,四,4.探索宇宙奧秘的先鋒空間探測器 深空探測既是人類認識宇宙的需要,又是人類為了開發(fā)宇宙資源,擴大自身生存環(huán)境的需要.因此,世界上的科技大國都投入巨資進行研究,使得深空探測水平和載人航天技術成為衡量一個國家發(fā)展水平的標志.

12、,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,三,四,【例3】 (多選)我國發(fā)射的“嫦娥二號”探月衛(wèi)星的路線示意圖如圖所示,衛(wèi)星由地面發(fā)射后經過發(fā)射軌道進入停泊軌道,然后在停泊軌道經過調速后進入地月轉移軌道,經過幾次制動后進入工作軌道,衛(wèi)星開始對月球進行探測.已知地球與月球的質量之比為a1,衛(wèi)星的停泊軌道與工作軌道的半徑之比為b1,衛(wèi)星在停泊軌道和工作軌道上均可視為做勻速圓周運動,則衛(wèi)星() A.在停泊軌道和工作軌道運行的速度之比為 B.在停泊軌道和工作軌道運行的周期之比為 C.在停泊軌道運行的速度大于地球的第一宇宙速度 D.從停泊軌道進入地月轉移軌道時,衛(wèi)星必須加速,知識精要,遷移應用,典題例解,

13、一,二,三,四,解析:,答案:AD,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,三,四,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,三,四,(2016河北保定模擬)“嫦娥三號”探測器發(fā)射到月球上要經過多次變軌,最終降落到月球表面上,其中軌道為圓形.下列說法正確的是() A.探測器在軌道上運動時不需要火箭提供動力 B.探測器在軌道經過P點時的加速度小于在軌道經過P點時的加速度 C.探測器在P點由軌道進入軌道必須加速 D.軌道是月球衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運動的唯一軌道 答案:A,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,三,四,解析:探測器在軌道經過P點時與在軌道經過P點時與月球的距離相同,所受到的萬有引力相同,

14、所以加速度也相同,選項B錯誤;探測器在P點由軌道進入軌道必須減速,選項C錯誤;月球衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運動根據速度的不同,可以有許多軌道,選項D錯誤;探測器在軌道上運動時沒有阻力,不需要火箭提供動力,選項A正確.,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,三,四,四、衛(wèi)星與赤道上隨地球自轉的物體的區(qū)別 1.近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉的物體三種勻速圓周運動的異同 (1)軌道半徑:近地衛(wèi)星與赤道上物體的軌道半徑近似相同,同步衛(wèi)星的軌道半徑較大.r同r近=r物.,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,三,四,(4)動力學規(guī)律:近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星都只受萬有引力作用,由萬有引力提供向心力,滿足萬有

15、引力提供向心力所決定的天體運行規(guī)律.赤道上的物體由萬有引力和地面支持力的合力提供向心力(或說成萬有引力的分力提供向心力),它的運動規(guī)律不同于衛(wèi)星的運動規(guī)律.,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,三,四,2.衛(wèi)星的向心加速度與物體隨地球自轉的向心加速度的區(qū)別,一,二,三,四,知識精要,遷移應用,典題例解,【例4】 (多選)同步衛(wèi)星離地心距離為r,運行速率為v1,加速度為a1,近地衛(wèi)星的向心加速度為a2,地球的第一宇宙速度為v2,半徑為R,則下列比例關系中正確的是(),,一,二,三,四,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,三,四,知識精要,遷移應用,典題例解,(多選)“天宮一號”目標飛行器在距地面約350 km的圓軌道上運行,則飛行器() A.速度大于7.9 km/s B.加速度小于9.8 m/s2 C.運行周期為24 h D.角速度大于地球自轉的角速度 答案:BD 解析:只有衛(wèi)星貼近地面飛行時其速度才等于第一宇宙速度,加速度等于9.8 m/s2,在任意高度的軌道上其繞行速度都小于7.9 km/s,加速度都小于9.8 m/s2,選項A錯誤,B正確;地球同步衛(wèi)星的周期為24 h,天宮一號的軌道半徑遠小于同步衛(wèi)星的軌道半徑,其運行周期小于24 h,角速度大于地球自轉的角速度,選項C錯誤,D正確.,