4、飞出地球去.ppt

沪科教2003课标版第六章第五节飞出地球去 宇宙航行 甘肃省天水市第九中学李爱平 6 5宇宙航行 人类的飞天梦想 嫦娥奔月 敦煌壁画 飞天 中国航天中国梦 6 5宇宙航行 课堂导学案 课堂预期达标要求 1 了解人造卫星的有关知识 正确理解人造卫星做圆周运动时 各物理量之间的关系 2 知道三个宇宙速度的含义 会推导第一宇宙速度 自主学习 1 牛顿设想在高山上有一门大炮 水平发射炮弹 初速度越大 水平射程就越大 可以想象时 这颗炮弹将不会落到地面 将和月球一样成为 6 5宇宙航行 牛顿的猜想 物体初速度达到多大时就可以发射成为一颗人造卫星呢 牛顿曾设想 从高山上用不同的水平速度抛出物体 速度一次比一次大 则落点一次比一次远 如果速度足够大 物体就不再落到地面上来 它将绕地球运动 成为一颗人造地球卫星 2 在地面附近将物体以一定的水平速度发射出去 如果速度 物体不再在落回地球表面 而是刚好在地球表面附近围绕地球做运动 成为地球的 这时的发射速度就叫做第一宇宙速度 第一宇宙速度是人造地球卫星的最发射速度 也是卫星在围绕地球做匀速圆周运动的运行速度 合作探究 3 设地球的质量为M 人造地球卫星的质量为m 运行速度为v 它到地心的距离为r 卫星做匀速圆周运动的向心力由提供 即 则v 当卫星在地球表面附近运动时 它到地心的距离可以看作地球的半径R 6400Km 则v km s 一 人造卫星的发射原理 建立模型 卫星绕地球做匀速圆周运动 基本思路 向心力由地球对卫星的万有引力提供 请同学们计算 已知地球半径R 6400km 地球质量M 6 0 1024kg 卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度有多大 由此可见 V 7 9km s这就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的最小速度 称为 第一宇宙速度 环绕速度 1 第一宇宙速度 在地面附近发射飞行器 如果它的速度大于7 9km s会怎么样呢 7 9 v 11 2km s 运行速度 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度 发射速度 指被发射物体离开地面时的水平初速度 注意 1 第一宇宙速度是最小的发射速度 最大的环绕速度 2 发射高轨道卫星比发射低轨道卫星困难 原因是发射高轨道卫星时火箭要克服地球对它的引力做更多的功 v发射 v运行 想一想 有没有其它方法推导地球的第一宇宙速度 已知地球半径R与地球表面重力加速度g呢 牛顿不知道地球的质量 但知道地球表面的重力加速度g 如何求宇宙第一速度v 则 由此可见 v 7 9km s 这就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的最小发射速度 称为第一宇宙速度 由 4 在地面附近发射物体 当物体的速度等于或大于km s 它就会克服的引力 永远离开地球 成为太阳的人造行星 这时的发射速度就叫做第二宇宙速度 1 第一宇宙速度 v 7 9km s 地面附近 匀速圆周运动 2 第二宇宙速度 当物体的速度大于或等于11 2km s时 卫星就会脱离地球的吸引 不再绕地球运行 我们把这个速度叫作第二宇宙速度 达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力 3 第三宇宙速度 如果物体的速度大于或等于16 7km s 物体就摆脱了太阳引力的束缚 飞到太阳系以外的宇宙空间去 这个速度叫第三宇宙速度 二 宇宙速度 16 7km s称为第三宇宙速度 旅行者1号 探测器1988年飞出太阳系 例1 发射一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星 如果它的轨道半径是地球半径的4倍 它的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍 解 万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力 根据牛顿第二定律有 设第一宇宙速度为v1 卫星的轨道速度为v2 1 A星球的第一宇宙速度为9km s 已知B星球的质量是A星球质量的1 81 A星球半径是B星球半径的4倍 则在B星球上发射 近地卫星 的环绕速度约为km s 2 例2 关于第一宇宙速度 下列说法中正确的是 A 它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B 它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度C 它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D 它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度 BC 思考与讨论 在地面附近发射物体 如果发射速度大于7 9km s 而小于11 2km s 它绕地球运行的轨迹是 5 在地面附近发射物体 当物体的速度等于或大于km s 它就会挣脱的束缚 飞到太阳系以外 成为人造小恒星 这时的发射速度就叫做第三宇宙速度 6 海王星的质量约是地球的16倍 它的半径是地球的4倍 地球