魯科版必修二 第5章 第2節(jié) 萬有引力定律的應用第3節(jié)人類對太空的不懈追求 課件（26張）.pptx

第2節(jié)萬有引力定律的應用第3節(jié)人類對太空的不懈追求 一 人造衛(wèi)星上天與宇宙速度閱讀教材第96 99頁 人造衛(wèi)星上天 部分 知道人造地球衛(wèi)星的概念 初步了解人造地球衛(wèi)星的動力學原理 1 人造地球衛(wèi)星的發(fā)射原理 1 牛頓設想 如圖1甲所示 當物體被拋出的 足夠大時 它將圍繞地球旋轉(zhuǎn)而不再落回地面 成為一顆人造地球衛(wèi)星 圖1 2 發(fā)射過程簡介 如圖乙所示 發(fā)射人造地球衛(wèi)星的火箭一般為三級 使衛(wèi)星進入地球軌道后的大致過程也為三個階段 速度 勻速圓周 萬有引力 越大 4 宇宙速度 1 第一宇宙速度 v1 km s 又稱 速度 是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度 2 第二宇宙速度 v2 11 2km s 又稱 速度 是人造衛(wèi)星脫離 引力所需的速度 3 第三宇宙速度 v3 16 7km s 又稱 速度 是人造衛(wèi)星脫離 引力所需的速度 7 9 環(huán)繞 脫離 地球 逃逸 太陽 思維拓展在地球的周圍 有許多的衛(wèi)星在不同的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動 請思考 圖2 1 這些衛(wèi)星的軌道平面有什么特點 2 這些衛(wèi)星的線速度 角速度 周期跟什么因素有關(guān)呢 答案 1 軌道平面過地心 2 與軌道半徑有關(guān) 二 人類對太空的探索閱讀教材第99 105頁 預測未知天體 人類對太空的不懈追求 部分 了解人類邁向太空的重大歷史事件 1 發(fā)現(xiàn)未知天體 在觀測天王星時 發(fā)現(xiàn)其實際軌道與由 計算的軌道不吻合 由此預測存在另一行星 這就是后來發(fā)現(xiàn)的 萬有引力定律 海王星 2 人類對太空的不懈追求 1 古希臘人的探索與文藝復興時期的學說 地球 地球 太陽 太陽 勻速圓周 第谷 2 牛頓的大綜合 牛頓在前人的基礎(chǔ)上 逐步建立了 將地面上的力學與天上的力學統(tǒng)一起來 是物理學的第一次大綜合 形成了以 為基礎(chǔ)的力學體系 3 對太空的探索成果 1957年10月 成功發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星 1969年7月 美國 阿波羅 11號登上 2003年10月 發(fā)射升空 圓了中國人的飛天夢想 2012年6月 我國 飛船首次完成與 天宮一號 的手控交會對接任務 萬有引力定律 牛頓三大定律 前蘇聯(lián) 月球 神舟五號 神舟九號 思維拓展宇航員在太空中離開飛船后而不落回地面 是否是由于宇航員不再受到地球的引力作用 答案不是 宇航員在太空中離開飛船后 依然繞地球運動 受到地球的引力提供向心力 宇宙速度及其理解 要點歸納 1 認識第一宇宙速度 第一宇宙速度是人造衛(wèi)星近地環(huán)繞地球做勻速圓周運動必須具備的速度 即近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度 2 推導 對于近地人造衛(wèi)星 軌道半徑r近似等于地球半徑r 6400km 衛(wèi)星在軌道處所受的萬有引力近似等于衛(wèi)星在地面上所受的重力 取g 9 8m s2 則 4 對發(fā)射速度和環(huán)繞速度的理解 精典示例 例1 已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍 地球的半徑約為火星半徑的2倍 則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運動的速率約為 a 3 5km sb 5 0km sc 17 7km sd 35 2km s 答案a 針對訓練1 已知某天體的第一宇宙速度為8km s 則高度為該天體半徑的3倍軌道上宇宙飛船的運行速度為 答案b 人造地球衛(wèi)星的運動規(guī)律及應用 要點歸納 1 人造衛(wèi)星的軌道 衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時 由地球?qū)λ娜f有引力提供向心力 因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的圓心必與地心重合 而這樣的軌道有多種 其中比較特殊的有與赤道共面的赤道軌道和通過兩極點上空的極地軌道 當然也存在著與赤道平面呈某一角度的圓軌道 人造地球衛(wèi)星的三種軌道 圖3 2 衛(wèi)星的線速度 角速度 周期 向心加速度與軌道半徑的關(guān)系 3 地球同步衛(wèi)星 1 概念 相對于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星 叫做地球同步衛(wèi)星 2 特點 確定的轉(zhuǎn)動方向 和地球自轉(zhuǎn)方向一致 確定的周期 和地球自轉(zhuǎn)周期相同 即t 24h 確定的角速度 等于地球自轉(zhuǎn)的角速度 確定的軌道平面 所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方 其軌道平面必須與赤道平面重合 確定的高度 離地面高度固定不變 3 6 104km 確定的環(huán)繞速率 線速度大小一定 3 1 103m s 精典示例 例2 多選 三顆人造地球衛(wèi)星a b c繞地球做勻速圓周運動 如圖4所示 已知ma mb mc 則對于三顆衛(wèi)星 正確的是 答案abd 衛(wèi)星離地面高度越高 其線速度越小 角速度越小 周期越大 向心加速度越