物理必修ii滬科版飛出地球去課件

1、5.4飛出地球去【 知識(shí)與技能知識(shí)與技能】 1 1了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí) 2 2知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度宇宙速度【重點(diǎn)重點(diǎn)】 1. 1.第一宇宙速度的推導(dǎo)；第一宇宙速度的推導(dǎo)； 2.2.人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)【難點(diǎn)難點(diǎn)】 1. 1.線速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系；線速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系； 2.2.區(qū)別穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度和發(fā)射速度區(qū)別穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度和發(fā)射速度導(dǎo)入導(dǎo)入 從遠(yuǎn)古時(shí)代起人們就夢想著飛向從遠(yuǎn)古時(shí)代起人們就夢想著飛向太空，奔向月球，那么怎樣才能實(shí)現(xiàn)這太空，奔向月球，那么怎樣才能實(shí)現(xiàn)這一夢想呢一夢想呢

2、? 下面來探究這個(gè)問題下面來探究這個(gè)問題300多年多年前，牛頓前，牛頓提出設(shè)想提出設(shè)想: 從高山上用不從高山上用不同的水平速度拋出同的水平速度拋出物體物體, ,速度越大速度越大, ,落落點(diǎn)離山腳越遠(yuǎn)點(diǎn)離山腳越遠(yuǎn). .一、一、宇宙速度宇宙速度地球 如果沒有空氣阻力如果沒有空氣阻力, ,當(dāng)速度當(dāng)速度足夠大時(shí)足夠大時(shí), ,物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落到物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落到地面上地面上, ,它將成為一顆繞地球運(yùn)它將成為一顆繞地球運(yùn)動(dòng)的動(dòng)的人造地球衛(wèi)星人造地球衛(wèi)星. 方法一：衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，地球?qū)πl(wèi)星方法一：衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供向心力。的萬有引力提供向心力。 設(shè)地球質(zhì)量為設(shè)地球質(zhì)量為M

3、，半徑為，半徑為R. .人造地球衛(wèi)星在人造地球衛(wèi)星在圓軌道上運(yùn)行，質(zhì)量為圓軌道上運(yùn)行，質(zhì)量為m，軌道半徑為，軌道半徑為r. .rmvrGMm22 rGMv 從上式可以看出從上式可以看出: ,衛(wèi)星離地心越遠(yuǎn)，它運(yùn)行的速度越慢衛(wèi)星離地心越遠(yuǎn)，它運(yùn)行的速度越慢。rv1 對(duì)于靠近地面的衛(wèi)星，可以認(rèn)為此時(shí)的對(duì)于靠近地面的衛(wèi)星，可以認(rèn)為此時(shí)的 r 近似近似等于地球半徑等于地球半徑R，把，把r用地球半徑用地球半徑R代入，可以求出代入，可以求出s/km9 . 7s/m109 . 71037. 61089. 51067. 6RGMV3624111 方法二：衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，重力提供向方法二：衛(wèi)星繞地球做圓周

4、運(yùn)動(dòng)，重力提供向心力。心力。 s/km9 . 7gRvRvmmg2 1第一宇宙速度第一宇宙速度(7.9km/s) 衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度，叫第一宇衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度，叫第一宇宙速度宙速度 將人造地球衛(wèi)星送入預(yù)定的軌道運(yùn)行所必須具有的速將人造地球衛(wèi)星送入預(yù)定的軌道運(yùn)行所必須具有的速度，叫發(fā)射速度度，叫發(fā)射速度 軌道越高，繞地球運(yùn)行的環(huán)繞速度越小軌道越高，繞地球運(yùn)行的環(huán)繞速度越小 因此，因此，第一宇宙速度第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地是人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所具有的球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所具有的速度，速度，是人造地球衛(wèi)星繞地球是人造地球衛(wèi)星繞

5、地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所具有的做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所具有的最大最大速度，速度，也是發(fā)射人造地球衛(wèi)也是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小速度星的最小速度金星的半徑是地球的金星的半徑是地球的0.95倍，質(zhì)量為地球的倍，質(zhì)量為地球的0.82倍，倍，金星的第一宇宙速度是多大金星的第一宇宙速度是多大?設(shè)地球半徑為設(shè)地球半徑為R，金星的半徑為，金星的半徑為r=0.95R，地球質(zhì)量為，地球質(zhì)量為m，金星質(zhì)量金星質(zhì)量m=0.82m，地球的第一宇宙速度為，地球的第一宇宙速度為7.9km/s。金星。金星的第一宇宙速度為的第一宇宙速度為v1，則：，則：2112vm mGmGmvrrr 10 820 827 97 30 951 95. (

6、/ ).GmGmvkm srr 2、第二宇宙速度第二宇宙速度： 在地面上發(fā)射飛行器，在地面上發(fā)射飛行器，如果發(fā)射速度大于如果發(fā)射速度大于7.9 km/s而小于而小于11.2 km/s時(shí)，它繞時(shí)，它繞地球運(yùn)行的軌道不是圓而是地球運(yùn)行的軌道不是圓而是橢圓當(dāng)發(fā)射速度等于或大橢圓當(dāng)發(fā)射速度等于或大于于11.2 km/s時(shí)，它就會(huì)克服時(shí)，它就會(huì)克服地球的引力成為繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的人造行星或飛到其他行星上地球的引力成為繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的人造行星或飛到其他行星上去去11.2 km/s稱為第二宇宙速度稱為第二宇宙速度 3、第三宇宙速度第三宇宙速度： 當(dāng)物體的速度當(dāng)物體的速度v16.7km/s，物體就擺脫了，物體就擺脫了太

7、太陽引力的束縛陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙空間去。，飛到太陽系以外的宇宙空間去。這個(gè)速度叫這個(gè)速度叫第三宇宙速度第三宇宙速度。V1=7.9km/s地球V2=11.2km/sV3=16.7km/s二、夢想成真二、夢想成真 探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠(yuǎn)的太空，是人類自探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠(yuǎn)的太空，是人類自古以來的夢想，現(xiàn)在真的古以來的夢想，現(xiàn)在真的“夢想成真夢想成真”了了 1957年年10月月4日，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成日，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功功 1961年年4月月12日，蘇聯(lián)空軍少校加加林進(jìn)入了日，蘇聯(lián)空軍少校加加林進(jìn)入了“東方東方一號(hào)一號(hào)”載人飛船火箭點(diǎn)火起

8、飛繞地球飛行一圈，歷時(shí)載人飛船火箭點(diǎn)火起飛繞地球飛行一圈，歷時(shí)108min，然后重返大氣層，安全降落在地面上，鑄就了，然后重返大氣層，安全降落在地面上，鑄就了人類進(jìn)入太空的豐碑人類進(jìn)入太空的豐碑 1969年年7月月16日日9時(shí)時(shí)32分，分，“阿波羅阿波羅11號(hào)號(hào)”成功登臨成功登臨月球，載人航天技術(shù)迅速發(fā)展月球，載人航天技術(shù)迅速發(fā)展 1992年，中國載人航天工程年，中國載人航天工程正式啟動(dòng)正式啟動(dòng) 2003 年年 10月月 15日日9時(shí)，我時(shí)，我國國“神舟神舟”五號(hào)宇宙飛船在酒泉五號(hào)宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國第一位航天員楊利偉送入太空第一位航天員楊利偉

9、送入太空 這次成功發(fā)射實(shí)現(xiàn)了中華民這次成功發(fā)射實(shí)現(xiàn)了中華民族千年的飛天夢想族千年的飛天夢想 伴隨著伴隨著“神舟神舟”五號(hào)的發(fā)射成功，中國已正式五號(hào)的發(fā)射成功，中國已正式啟動(dòng)啟動(dòng)“嫦娥工程嫦娥工程”，開始了宇宙探索的新征程，開始了宇宙探索的新征程 2005年年10月月12日日9時(shí)整，航天時(shí)整，航天員費(fèi)俊龍、聶海員費(fèi)俊龍、聶海勝駛乘神舟六號(hào)勝駛乘神舟六號(hào)載人飛船飛向太載人飛船飛向太空，開始了中國空，開始了中國人首次雙人太空人首次雙人太空多日行。多日行。 這標(biāo)志著中國載人航天飛行由神舟五號(hào)的驗(yàn)這標(biāo)志著中國載人航天飛行由神舟五號(hào)的驗(yàn)證性飛行試驗(yàn)完全過渡到真正意義上有人參與的證性飛行試驗(yàn)完全過渡到真正意

10、義上有人參與的空間飛行試驗(yàn)?？臻g飛行試驗(yàn)。 1關(guān)于第一宇宙速度，下列說法中錯(cuò)誤的是關(guān)于第一宇宙速度，下列說法中錯(cuò)誤的是( ) A它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最大速度它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最大速度 B它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運(yùn)它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運(yùn)動(dòng)速度動(dòng)速度 C它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度射速度 D它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)近地點(diǎn)的速它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)近地點(diǎn)的速度度 D描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的量？描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的量？線速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系線速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系？(1)由由 得得: rvmrMmG22

11、 rGM(2)由由Mm/r2 得：得：3rGM(3)由由GMm/r2 得：得：2TmRGMR3可見：可見：V 、W 、T 與與 r 為為 一一 一對(duì)應(yīng)關(guān)系一對(duì)應(yīng)關(guān)系rvmrMmG22 rGM 2在地面上某一高度運(yùn)行的人造衛(wèi)星，下列在地面上某一高度運(yùn)行的人造衛(wèi)星，下列說法中正確的是說法中正確的是( ) A該衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)行速度大于第一宇宙該衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度速度 B該衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)行速度小于第一宇宙該衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度速度 C發(fā)射該衛(wèi)星時(shí)的發(fā)射速度大于第一宇宙速發(fā)射該衛(wèi)星時(shí)的發(fā)射速度大于第一宇宙速度度 D發(fā)送該衛(wèi)星時(shí)的發(fā)射速度小于第一宇宙速發(fā)送該衛(wèi)星時(shí)

12、的發(fā)射速度小于第一宇宙速度度 BCD 3人造衛(wèi)星離地面距離等于地球半徑人造衛(wèi)星離地面距離等于地球半徑R，衛(wèi)，衛(wèi)星以速度星以速度v沿圓軌道運(yùn)動(dòng)，設(shè)地面的重力加速度為沿圓軌道運(yùn)動(dòng)，設(shè)地面的重力加速度為g，則有，則有 ( ) AV=4gR BV=2gR CV=gR DV=gR/2 41990年年3月，紫金山天文臺(tái)將月，紫金山天文臺(tái)將1965年年9月月20日發(fā)現(xiàn)的一顆小行星命名為吳健雄星，直徑為日發(fā)現(xiàn)的一顆小行星命名為吳健雄星，直徑為32km，如果該行星的密度與地球相同，則對(duì)該小，如果該行星的密度與地球相同，則對(duì)該小行星來說，其上物體的第一宇宙速度約為多少行星來說，其上物體的第一宇宙速度約為多少?(已

13、知地球半徑為已知地球半徑為6400km，地球上第一宇宙速度，地球上第一宇宙速度為為7.9km/s) 解：由于解：由于吳健雄星吳健雄星的密度與地球的密度相的密度與地球的密度相近，近， 所以有所以有M地地/(4r3地地/3)=M吳吳/(4r3吳吳/3) 即即M吳吳=M地地(r吳吳/r地地)3 代入環(huán)繞速度公式得代入環(huán)繞速度公式得 v=GM吳吳/r吳吳=GM地地r吳吳2/r地地3=r吳吳v1/r地地=20m/s5火星的半徑為地球半徑的一半，火星的質(zhì)火星的半徑為地球半徑的一半，火星的質(zhì)量為地球質(zhì)量的量為地球質(zhì)量的19問：問： (1)火星上的重力加速度是地球上的重力加速火星上的重力加速度是地球上的重力加速度的幾倍度的幾倍? (2)若要在火星上發(fā)射一顆人造衛(wèi)星，那么該若要在火星上發(fā)射一顆人造衛(wèi)星，那么該衛(wèi)星環(huán)繞火星的第一宇宙速度是多少衛(wèi)星環(huán)繞火星的第一宇宙速度是多少? 在地球上拋出的物體，當(dāng)它的速在地球上拋出的物體，當(dāng)它的速度足夠大時(shí)，物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落到地度足