物理宇宙航行人教必修二資料PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1物理宇宙航行人教必修二資料物理宇宙航行人教必修二資料第2頁/共34頁 人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，它需要的向心力是由誰提供的？設(shè)地球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M和m，衛(wèi)星到地心的距離為r,衛(wèi)星運(yùn)動的速度為v，請你用學(xué)過的知識推導(dǎo)出衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動速度v的表達(dá)式。若M地=5.981024 kg,rR地=6.40106m，并計算出運(yùn)動速度的大小。探究 【探究問題一】以多大的速度拋出這個物體，它才會繞地球表面運(yùn)動，不會落下來？第3頁/共34頁 思路一：由于衛(wèi)星運(yùn)動所需的向心力是由萬有引力提供的，所以rmvrGMm22rGMv 對于靠近地面的衛(wèi)星，可以認(rèn)為此時的r近似等于地球半徑R，把r用地球半

2、徑R代入，可以求出：skmsmvRGM/9 . 7/624111037. 61089. 51067. 6第4頁/共34頁km/s9.7 gRvRvmmg2 意義：顯然要使所有人造地球衛(wèi)星發(fā)射到地球上空不掉下來,發(fā)射的速度不能低于這個速度,不然會由于地球的引力大于所需的向心力而會使物體掉下來。 這個速度是所有人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，又是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度！(若已知地表重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km) 思路二：重力提供物體作圓周運(yùn)動的向心力第5頁/共34頁一、宇宙速度(1)如果衛(wèi)星的速度小于第一宇宙速度，衛(wèi)星將落到地面而不能繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)；(2)等于這個速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附

3、近作勻速圓周運(yùn)動；(3)如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行，地心就成為橢圓軌道的一個焦點(diǎn) 它是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動所必須具備的速度說 明：1. 第一宇宙速度v1=7.9 km/s第6頁/共34頁若發(fā)射的速度大于v=7.9km/s會出現(xiàn)什么情況呢?探究2. 第二宇宙速度v2=11.2 km/s第7頁/共34頁第8頁/共34頁 意義：以這個速度發(fā)射，物體剛好能擺脫太陽引力的束縛而飛到太陽系以外，也叫逃逸速度。v3=16.7km/s3. 第三宇宙速度第9頁/共34頁 二、人造衛(wèi)星的發(fā)射速度和運(yùn)行速度 發(fā)射速度與運(yùn)行速度是兩個不同的概念(1)發(fā)

4、射速度：指被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置時的初速度，并且一旦發(fā)射后就再無能量補(bǔ)充，被發(fā)射物僅依靠自己的初動能克服地球引力上升一定的高度，進(jìn)入運(yùn)動軌道(2)運(yùn)行速度：是指衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做勻速圓周運(yùn)動的線速度當(dāng)衛(wèi)星“貼著”地面運(yùn)行時，運(yùn)行速度等于第一宇宙速度.注意: 衛(wèi)星的實際環(huán)繞速度一定小于發(fā)射速度.宇宙速度均指發(fā)射速度第一宇宙速度是在地面發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，也是環(huán)繞地球運(yùn)行的最大速度第10頁/共34頁 問題:如圖衛(wèi)星與哪個的環(huán)繞速度大？發(fā)射它們時哪個的發(fā)射速度大？哪個周期大？衛(wèi)星a的發(fā)射速度比b的大結(jié)論：衛(wèi)星a的環(huán)繞速度比b的小衛(wèi)星a的環(huán)繞周期比b的大探究第11頁/共34頁 問題:

5、衛(wèi)星環(huán)繞速度、周期、角速度與軌道半徑（）間是何關(guān)系？hRGMv3)(hRGMGMhRT3)(2結(jié)論：越大，越小、 越小、越大探究第12頁/共34頁小小大大小小小小小小第13頁/共34頁向高軌道發(fā)射衛(wèi)星與發(fā)射近地衛(wèi)星相比哪個難度大？哪向高軌道發(fā)射衛(wèi)星與發(fā)射近地衛(wèi)星相比哪個難度大？哪個需要的發(fā)射速度大？為什么？個需要的發(fā)射速度大？為什么？高軌道衛(wèi)星與近地衛(wèi)星相比哪個運(yùn)行速度大？為什么？高軌道衛(wèi)星與近地衛(wèi)星相比哪個運(yùn)行速度大？為什么？22M mvGmrrG Mvr注意：人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度是兩個不同的概念 運(yùn)行速度運(yùn)行速度 指衛(wèi)星在穩(wěn)定的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動的線速度指衛(wèi)星在穩(wěn)定的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動

6、的線速度發(fā)射速度發(fā)射速度 指被發(fā)射物體離開地面時的速度指被發(fā)射物體離開地面時的速度V運(yùn)行V1=7.9km/s （第一宇宙速度）（第一宇宙速度）最小發(fā)射速度最小發(fā)射速度最大運(yùn)行速度最大運(yùn)行速度人造衛(wèi)星的人造衛(wèi)星的r r大大, , 需要的需要的v v發(fā)射發(fā)射大；而大；而v v運(yùn)行運(yùn)行卻小卻小V發(fā)射第14頁/共34頁NoImage631124(6.37 10 ) 2 3.146.67 105.98 10 s地GMrT32我們能否發(fā)射一顆周期為80min的衛(wèi)星嗎？3 5.06 1084.3mins第15頁/共34頁地球地球二、人造衛(wèi)星二、人造衛(wèi)星1. 軌道中心軌道中心 地地心心2. _ 提供向心力提供

7、向心力萬有引力萬有引力3. R越大，越大，T _，V _， _，an _越大越大越小越小越小越小越小越小第16頁/共34頁F1F2F3赤道平面赤道平面北北南南東東西西第17頁/共34頁三、地球同步衛(wèi)星三、地球同步衛(wèi)星1. 周期周期 T = _24h2. 軌道平面軌道平面_赤道平面赤道平面4. R4. R、v v、T T、a an n _ 3. h =_36000km“全部固定全部固定”（如何求？）第18頁/共34頁第19頁/共34頁第20頁/共34頁h=3.6107mr=4.2107mv=3km/s T=24hh=3.8108mr3.8108mv=1km/sT=27天天h0r=6.4106mv

8、=7.9km/sT=84分鐘分鐘同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星月球月球近地衛(wèi)近地衛(wèi)星、同星、同步衛(wèi)星、步衛(wèi)星、月球三月球三者比較者比較第21頁/共34頁第22頁/共34頁 幾年之后，1961年4月12日蘇聯(lián)空軍少校加加林進(jìn)入了東方一號載人飛船。實現(xiàn)了人類第一次進(jìn)入太空。他的非凡勇氣，鼓舞了更多人為航天事業(yè)奮斗。 火箭點(diǎn)火起飛，飛船繞地球飛行一圈，歷時108分，然后重返大氣層，安全降落在地面，鑄就了人類進(jìn)入太空的豐碑。第23頁/共34頁航天飛機(jī)資料：可重復(fù)使用的用運(yùn)載火箭發(fā)射的飛行器，用于進(jìn)入地球軌道，在地球與軌道航天器之間運(yùn)送人員和物資，并滑翔降落于地面。 1984年4月12日，第一架航天飛

9、機(jī)哥倫比亞號發(fā)射成功。第24頁/共34頁 2003年2月1日，哥倫比亞號航天飛機(jī)在重返地面的過程中突然發(fā)生解體燃燒，航天飛機(jī)上的七名宇航員，包括六名美國人及一名以色列人全部遇難。 無數(shù)探索者用自己的汗水和生命鋪設(shè)了人類通往宇宙的道路第25頁/共34頁 1975年，返回式遙感衛(wèi)星，中國第一顆返回式衛(wèi)星，用于對地觀測，運(yùn)行三天后按計劃返回地面；中國是第三個掌握衛(wèi)星回收技術(shù)的國家。1970年， “東方紅”1號，中國第一顆人造衛(wèi)星。中國是第五個能自行發(fā)射衛(wèi)星的國家。中國航天第26頁/共34頁第27頁/共34頁第28頁/共34頁 盡管人類已經(jīng)跨入太空，登上月球，但是，相對于宇宙之宏大，地球和月亮不過是茫

10、茫宇宙中的兩粒塵埃；相對于宇宙之久長，人類歷史不過是宇宙年輪上一道小小的刻痕 宇宙留給人們的思考和疑問深邃而廣闊。宇宙有沒有邊界？有沒有起始和終結(jié)？地外文明在哪里？ 愛因斯坦曾經(jīng)說過：“一個人最完美和最強(qiáng)烈的情感來自面對不解之謎”。你想加入破解它的行列嗎？第29頁/共34頁 一個人最完美和最強(qiáng)烈的情感來自面對一個人最完美和最強(qiáng)烈的情感來自面對不解之迷！不解之迷！ 讓我們?yōu)樽鎳膹?qiáng)盛而驕傲！第30頁/共34頁少年智則國智，少年智則國智， 少年富則國富，少年富則國富， 少年強(qiáng)則國強(qiáng)，少年強(qiáng)則國強(qiáng)， 每位中國人都每位中國人都少年獨(dú)立則國獨(dú)立，少年獨(dú)立則國獨(dú)立，應(yīng)有個應(yīng)有個少年自由則國自由，少年自由則國自由，中國夢！中國夢！少年進(jìn)步則國進(jìn)步，少年進(jìn)步則國進(jìn)步， 少年勝于歐洲，少年勝于歐洲， 則國勝于歐洲，則國勝于歐洲， 少年雄于地球，少年雄于地球， 則國雄于地球則國雄于地球。第31頁/共34頁人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人