高中物理_宇宙航行1精品_新人教版必修2.修改稿ppt课件

5 宇宙航行 教学目标 知识与技能 1 了解人造卫星的有关知识 2 知道三个宇宙速度的含义 会推导第一宇宙速度 过程与方法 通过用万有引力定律推导第一宇宙速度 培养学生运用知识解决问题的能力 情感 态度与价值观 1 通过介绍我国在卫星发射方面的情况 激发学生的爱国热情 2 感知人类探索宇宙的梦想 促使学生树立献身科学的人生价值观 教学重点 第一宇宙速度的推导 教学难点 运行速率与轨道半径之间的关系 教学方法 探究 讲授 讨论 练习教具准备 录像资料 多媒体课件 前置学习 1 万有引力定律的表达式 2 行星运动向心力的来源 3 小球从同一高度做平抛运动 随初速度的增大 轨迹将如何变化 抛出的石头会落地 为什么月亮没有落下来 月亮没有落下来必须具备什么条件 问题一 牛顿的思考与设想 牛顿的设想过程 法一 万有引力提供物体作圆周运动的向心力 法二 在地面附近 重力提供物体作圆周运动的向心力 以多大的速度抛出这个物体 它才会绕地球表面运动不落下 已知 6 67 10 11Nm2 kg2 地球质量M 5 89 1024kg 地球半径R 6400km 若已知地球表面重力加速度g 9 8m s2 R 6400km 探究问题一 二 宇宙速度 1 第一宇宙速度 环绕速度 V1 7 9km s 地球 11 2km s v 7 9km s 2 第二宇宙速度 脱离速度 V2 11 2km s V3 16 7km s 3 第三宇宙速度 逃逸速度 人造行星 人造恒星 人造卫星 二 宇宙速度 1 第一宇宙速度 环绕速度 v1 7 9km s 说明 如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度 卫星将落到地面而不能绕地球运转 等于这个速度 卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动 3 大于7 9km s小于11 2km s 卫星将沿椭圆轨道绕地球运行 地心即椭圆轨道的一个焦点 3 第三宇宙速度 逃逸速度 这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度 如果人造天体具有这样的速度 就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了 v3 16 7km s 第二宇宙速度 脱离速度 这是卫星挣脱地球的引力束缚 成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度 如果人造天体的速度大于11 2km s而小于16 7km s 则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆 太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点 v2 11 2km s 探究问题二 1 如图所示 a b c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条 提示 卫星作圆周运动的向心力必须指向地心 F F2 F1 赤道平面 北 南 东 西 F 三 人造卫星的运动规律 可见 v T与r为一一对应关系 2 两颗人造地球卫星质量之比m1 m2 1 2 轨道半径之比R1 R2 3 1 下列有关数据之比正确的是 A 周期之比T1 T2 3 1B 线速度之比v1 v2 3 1C 向心力之比F1 F2 1 9D 向心加速度之比a1 a2 1 9 实例分析 1 人造地球卫星的轨道半径越大 则 A 速度越小 周期越小B 速度越小 加速度越小C 加速度越小 周期越大D 角速度越小 加速度越大 BC D 探究问题三 同步卫星的高度与速度 已知地球的半径是6400km 地球自转的周期24h 地球的质量5 89 1024kg 引力常量 6 67 10 11Nm2 kg2 若要发射一颗地球同步卫星 试求 1 地球同步卫星的离地面高度h 2 地球同步卫星的环绕速度v 结论 地球同步卫星必须发射在赤道正上方的固定高度 并且以固定的速度环绕地球做圆周运动 19C中叶 俄罗斯学者奥尔科夫斯基指出 用喷气推进的多级火箭 是实现太空飞行的最有效工具 适当介绍 梦想成真 1957年 苏联发射第一颗人造地球卫星 1969年 阿波罗11号登月 1992年 中国载人航天工程启动 2003年 神舟五号宇宙飞船成功发射 杨利伟成为我国太空第一人 我国由此成为第三个能够独立开展载人航天活动的国家 各种各样的卫星 课后反思 能否求出月亮的第一宇宙速度 火星的第一宇宙速度又是多少 小结 一 卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供 二 三种宇宙速度 v1 7 9km s 会推导 v2 1