(人教版)物理必修二：6.5《宇宙航行》ppt課件

1、預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 高中物理高中物理必修必修2人教版人教版 5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 目標定位目標定位1.知道三個宇宙速度的含義，會推導第一宇宙速知道三個宇宙速度的含義，會推導第一宇宙速 度的公式度的公式 2理解掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、向心加速度理解掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、向心加速度 與軌道半徑的關(guān)系與軌道半徑的關(guān)系 3了解人造衛(wèi)星的相關(guān)知識及我國衛(wèi)星發(fā)射的情況，激發(fā)學了解人造衛(wèi)星的相關(guān)知識及我國衛(wèi)星發(fā)射的情況，激發(fā)學 生的愛國熱情生的愛國熱情 預習導

2、學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 一、人造地球衛(wèi)星一、人造地球衛(wèi)星 1. 牛頓的設想牛頓的設想：如圖：如圖651所示，在高山所示，在高山 上水平拋出一物體，當物體的初速度上水平拋出一物體，當物體的初速度 _時，它將會圍繞地球旋轉(zhuǎn)而不再時，它將會圍繞地球旋轉(zhuǎn)而不再 落回地球表面，成為一顆繞地球轉(zhuǎn)動的落回地球表面，成為一顆繞地球轉(zhuǎn)動的 _ 圖圖651 足夠大足夠大 人造地球衛(wèi)星人造地球衛(wèi)星 勻速圓周勻速圓周 萬有引力萬有引力 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 想一想想一想衛(wèi)星離地面越高，其線速度是越大嗎？衛(wèi)星離地面越高，其線速度

3、是越大嗎？ 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 二、宇宙速度二、宇宙速度 1第一宇宙速度第一宇宙速度 v1_ km/s，衛(wèi)星在，衛(wèi)星在_繞地球做勻速圓周繞地球做勻速圓周 運動的速度，又稱環(huán)繞速度運動的速度，又稱環(huán)繞速度 2第二宇宙速度第二宇宙速度 v2_ km/s，使衛(wèi)星掙脫，使衛(wèi)星掙脫_引力束縛的最小地面發(fā)引力束縛的最小地面發(fā) 射速度，又稱脫離速度射速度，又稱脫離速度 3第三宇宙速度第三宇宙速度 v3_ km/s，使衛(wèi)星掙脫，使衛(wèi)星掙脫_引力束縛的引力束縛的_地面發(fā)地面發(fā) 射速度，也叫逃逸速度射速度，也叫逃逸速度 7.9 地球表面附近地球表面附近 11.2

4、地球地球 16.7太陽太陽 最小最小 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 想一想想一想下列說法是否正確：下列說法是否正確： (1)繞地球做圓周運動的人造衛(wèi)星的速度可以是繞地球做圓周運動的人造衛(wèi)星的速度可以是10 km/s.() (2)在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度是在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度是7.9 km/s.() 答案答案衛(wèi)星繞地球做圓周運動飛行時的軌道半徑越小，其線衛(wèi)星繞地球做圓周運動飛行時的軌道半徑越小，其線 速度就越大，最大速度等于第一宇宙速度速度就越大，最大速度等于第一宇宙速度7.9 km/s，(1)錯；錯； 地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度為地球衛(wèi)星的

5、最小發(fā)射速度為7.9 km/s，即第一宇宙速度，即第一宇宙速度，(2) 對對 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 三、夢想成真三、夢想成真 1957年年10月月_成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星；成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星； 1969年年7月美國月美國“阿波羅阿波羅11號號”登上登上_； 2003年年10月月15日我國航天員日我國航天員_踏入太空踏入太空 蘇聯(lián)蘇聯(lián) 月球月球 楊利偉楊利偉 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 一、對三個宇宙速度的理解一、對三個宇宙速度的理解 宇宙速度是在地球上滿足不同要求的衛(wèi)星發(fā)射速度宇宙速度是在地球

6、上滿足不同要求的衛(wèi)星發(fā)射速度 1第一宇宙速度第一宇宙速度(環(huán)繞速度環(huán)繞速度) (1)是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所具有的是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所具有的 速度，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，速度，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，v7.9 km/s. (2)推導推導：對于近地人造衛(wèi)星，軌道半徑：對于近地人造衛(wèi)星，軌道半徑r近似等于地球半近似等于地球半 徑徑R6 400 km，衛(wèi)星在軌道處所受的萬有引力近似等于，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，取衛(wèi)星在地面上所受的重力，取g9.8 m/s2，則，則 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學

7、預習導學課堂講義課堂講義 2第二宇宙速度第二宇宙速度(脫離速度脫離速度)：在地面上發(fā)射物體，使之能夠：在地面上發(fā)射物體，使之能夠 脫離地球的引力作用，成為繞太陽運動的人造行星或繞其脫離地球的引力作用，成為繞太陽運動的人造行星或繞其 他行星運動的人造衛(wèi)星所必需的最小發(fā)射速度，其大小為他行星運動的人造衛(wèi)星所必需的最小發(fā)射速度，其大小為 11.2 km/s. 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 3第三宇宙速度第三宇宙速度(逃逸速度逃逸速度)：在地面上發(fā)射物體，使之最后：在地面上發(fā)射物體，使之最后 能脫離太陽的引力作用，飛到太陽系以外的宇宙空間所必能脫離太陽的引力作

8、用，飛到太陽系以外的宇宙空間所必 需的最小速度，其大小為需的最小速度，其大小為16.7 km/s. 注意注意：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，也是最：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，也是最 小發(fā)射速度小發(fā)射速度 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 A0.4 km/s B1.8 km/s C11 km/s D36 km/s 答案答案B 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 【例例2】某人在一星球上以速率某人在一星球上以速率v豎直上拋一物體，經(jīng)時

9、間豎直上拋一物體，經(jīng)時間t 后，物體以速率后，物體以速率v落回手中已知該星球的半徑為落回手中已知該星球的半徑為R，求該，求該 星球上的第一宇宙速度星球上的第一宇宙速度 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 二、人造衛(wèi)星運動問題的處理思路及規(guī)律二、人造衛(wèi)星運動問題的處理思路及規(guī)律 1軌道及特點軌道及特點 (1)軌道：赤道軌道、極地軌道及其他軌道如圖軌道：赤道軌道、極地軌道及其他軌道如圖652 所示所示 圖圖652 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 (2)特點：所有的軌道圓心都在地心特點：所有的軌道圓心都在地心 2處理思路及規(guī)

10、律處理思路及規(guī)律 將人造衛(wèi)星視為繞地球?qū)⑷嗽煨l(wèi)星視為繞地球(或其他天體或其他天體)做勻速圓周運動，所做勻速圓周運動，所 需向心力等于地球需向心力等于地球(或其他天體或其他天體)對衛(wèi)星的萬有引力，即：對衛(wèi)星的萬有引力，即： 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 注意注意：地球衛(wèi)星的：地球衛(wèi)星的an、v、T由地球的質(zhì)量由地球的質(zhì)量M和衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星的軌道 半徑半徑r決定，與衛(wèi)星的質(zhì)量、形狀等因素無關(guān)決定，與衛(wèi)星的質(zhì)量、形狀等因素無關(guān) 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 【例例3】a、b、c、d是在地球大氣層外是在地球大氣層外

11、的圓形軌道上運行的四顆人造衛(wèi)的圓形軌道上運行的四顆人造衛(wèi) 星其中星其中a、c的軌道相交于的軌道相交于P，b、 d在同一個圓軌道上，在同一個圓軌道上，b、c軌道在軌道在 同一平面上某時刻四顆衛(wèi)星的運同一平面上某時刻四顆衛(wèi)星的運 行方向及位置如圖行方向及位置如圖653所示，所示， 下列說法中正確的是下列說法中正確的是 () 圖圖653 Aa、c的加速度大小相等，且大于的加速度大小相等，且大于b的加速度的加速度 Bb、c的角速度大小相等，且小于的角速度大小相等，且小于a的角速度的角速度 Ca、c的線速度大小相等，且小于的線速度大小相等，且小于d的線速度的線速度 Da、c存在存在P點相撞的危險點相撞的

12、危險 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 答案答案A 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 三、地球同步衛(wèi)星三、地球同步衛(wèi)星 1同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星：指相對于地面靜止的衛(wèi)星，又叫通訊衛(wèi)星：指相對于地面靜止的衛(wèi)星，又叫通訊衛(wèi)星 2六個六個“一定一定”： (1)運行方向一定：同步衛(wèi)星的運行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向運行方向一定：同步衛(wèi)星的運行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向 一致；一致； (2)周期一定：運轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，周期一定：運轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，T24 h； (3)角速度一定：等于地球自轉(zhuǎn)角速度；角速度一定：等于地球自轉(zhuǎn)角速度

13、； (4)軌道平面一定：所有地球同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道軌道平面一定：所有地球同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道 平面內(nèi)；平面內(nèi)； (5)高度一定：所有同步衛(wèi)星離地面高度相同，均為高度一定：所有同步衛(wèi)星離地面高度相同，均為36 000 km； (6)速率一定：所有同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度相同速率一定：所有同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度相同 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 特別提醒特別提醒 (1)所有同步衛(wèi)星的周期所有同步衛(wèi)星的周期T、軌道半徑、軌道半徑r、環(huán)繞速度、環(huán)繞速度v、角速度、角速度 及向心加速度及向心加速度a的大小均相同；但因質(zhì)量可能不同，所受萬有的大小均相同；但因質(zhì)

14、量可能不同，所受萬有 引力引力(向心力向心力)可能不同可能不同 (2)所有國家發(fā)射的同步衛(wèi)星的軌道都與赤道為同心圓，它們所有國家發(fā)射的同步衛(wèi)星的軌道都與赤道為同心圓，它們 都在同一軌道上運動且都相對靜止都在同一軌道上運動且都相對靜止 預習導學預習導學5 宇宙航行宇宙航行 預習導學預習導學課堂講義課堂講義 【例例4】下面關(guān)于同步通信衛(wèi)星的說法中，正確的是下面關(guān)于同步通信衛(wèi)星的說法中，正確的是() A同步通信衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)同步衛(wèi)星的高度和速率都是同步通信衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)同步衛(wèi)星的高度和速率都是 確定的確定的 B同步通信衛(wèi)星的高度、速度、周期中，有的能確定，同步通信衛(wèi)星的高度、速度、周期中，有的能確定， 有的不能確定，可以調(diào)節(jié)有的不能確定，可以調(diào)節(jié) C我國發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星的周期是我國發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星的周期是114