鲁科版必修二 第5章 第2节 万有引力定律的应用第3节人类对太空的不懈追求 课件（26张）.pptx

第2节万有引力定律的应用第3节人类对太空的不懈追求 一 人造卫星上天与宇宙速度阅读教材第96 99页 人造卫星上天 部分 知道人造地球卫星的概念 初步了解人造地球卫星的动力学原理 1 人造地球卫星的发射原理 1 牛顿设想 如图1甲所示 当物体被抛出的 足够大时 它将围绕地球旋转而不再落回地面 成为一颗人造地球卫星 图1 2 发射过程简介 如图乙所示 发射人造地球卫星的火箭一般为三级 使卫星进入地球轨道后的大致过程也为三个阶段 速度 匀速圆周 万有引力 越大 4 宇宙速度 1 第一宇宙速度 v1 km s 又称 速度 是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度 2 第二宇宙速度 v2 11 2km s 又称 速度 是人造卫星脱离 引力所需的速度 3 第三宇宙速度 v3 16 7km s 又称 速度 是人造卫星脱离 引力所需的速度 7 9 环绕 脱离 地球 逃逸 太阳 思维拓展在地球的周围 有许多的卫星在不同的轨道上绕地球转动 请思考 图2 1 这些卫星的轨道平面有什么特点 2 这些卫星的线速度 角速度 周期跟什么因素有关呢 答案 1 轨道平面过地心 2 与轨道半径有关 二 人类对太空的探索阅读教材第99 105页 预测未知天体 人类对太空的不懈追求 部分 了解人类迈向太空的重大历史事件 1 发现未知天体 在观测天王星时 发现其实际轨道与由 计算的轨道不吻合 由此预测存在另一行星 这就是后来发现的 万有引力定律 海王星 2 人类对太空的不懈追求 1 古希腊人的探索与文艺复兴时期的学说 地球 地球 太阳 太阳 匀速圆周 第谷 2 牛顿的大综合 牛顿在前人的基础上 逐步建立了 将地面上的力学与天上的力学统一起来 是物理学的第一次大综合 形成了以 为基础的力学体系 3 对太空的探索成果 1957年10月 成功发射了第一颗人造地球卫星 1969年7月 美国 阿波罗 11号登上 2003年10月 发射升空 圆了中国人的飞天梦想 2012年6月 我国 飞船首次完成与 天宫一号 的手控交会对接任务 万有引力定律 牛顿三大定律 前苏联 月球 神舟五号 神舟九号 思维拓展宇航员在太空中离开飞船后而不落回地面 是否是由于宇航员不再受到地球的引力作用 答案不是 宇航员在太空中离开飞船后 依然绕地球运动 受到地球的引力提供向心力 宇宙速度及其理解 要点归纳 1 认识第一宇宙速度 第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动必须具备的速度 即近地卫星的环绕速度 2 推导 对于近地人造卫星 轨道半径r近似等于地球半径r 6400km 卫星在轨道处所受的万有引力近似等于卫星在地面上所受的重力 取g 9 8m s2 则 4 对发射速度和环绕速度的理解 精典示例 例1 已知地球的质量约为火星质量的10倍 地球的半径约为火星半径的2倍 则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为 a 3 5km sb 5 0km sc 17 7km sd 35 2km s 答案a 针对训练1 已知某天体的第一宇宙速度为8km s 则高度为该天体半径的3倍轨道上宇宙飞船的运行速度为 答案b 人造地球卫星的运动规律及应用 要点归纳 1 人造卫星的轨道 卫星绕地球做匀速圆周运动时 由地球对它的万有引力提供向心力 因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合 而这样的轨道有多种 其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地轨道 当然也存在着与赤道平面呈某一角度的圆轨道 人造地球卫星的三种轨道 图3 2 卫星的线速度 角速度 周期 向心加速度与轨道半径的关系 3 地球同步卫星 1 概念 相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星 叫做地球同步卫星 2 特点 确定的转动方向 和地球自转方向一致 确定的周期 和地球自转周期相同 即t 24h 确定的角速度 等于地球自转的角速度 确定的轨道平面 所有的同步卫星都在赤道的正上方 其轨道平面必须与赤道平面重合 确定的高度 离地面高度固定不变 3 6 104km 确定的环绕速率 线速度大小一定 3 1 103m s 精典示例 例2 多选 三颗人造地球卫星a b c绕地球做匀速圆周运动 如图4所示 已知ma mb mc 则对于三颗卫星 正确的是 答案abd 卫星离地面高度越高 其线速度越小 角速度越小 周期越大 向心加速度越