人教版高中物理必修II第六章第5节宇宙航行公开课教学课件共22张PPT

1、 5 5宇宙航行 Main Idea 英国科学家牛顿英国科学家牛顿 (1643-1727) 在在1687年出版的年出版的自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理中，中， 牛顿设想抛出速度很大时，物体就不会落回地面，牛顿设想抛出速度很大时，物体就不会落回地面， 成为人造地球卫星。成为人造地球卫星。 以多大的速度将物体抛出，以多大的速度将物体抛出， 它将绕地球运动，成为人它将绕地球运动，成为人 造地球卫星？造地球卫星？ 已知地球和物体的质量分别已知地球和物体的质量分别 为为M M和和m m, , 物体到地心的距离为物体到地心的距离为 r r, ,物体的速度为物体的速度为v v，卫星运动卫星运动 所需的

2、向心力是由万有引力提所需的向心力是由万有引力提 供的。供的。 r v m r Mm G 2 2 r GM v , 建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动 探究活动探究活动1： 人造地球卫星的人造地球卫星的环绕速度环绕速度随着轨道半径的增大而随着轨道半径的增大而减小减小 二、宇宙速度二、宇宙速度 1、第一宇宙速度、第一宇宙速度 7.9km/ GM vs R = 意义：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的意义：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的 速度速度 大小：大小： 注意注意： V=7.9km/s 是是最大最大环绕速度环绕速度（ ） 又是又是最小最小发射速度发射速

3、度 【跟踪训练【跟踪训练1 1】某行星的表面的重力加速度是地球的】某行星的表面的重力加速度是地球的 6 6倍，半径是地球的倍，半径是地球的1.51.5倍，这颗行星的第一宇宙速倍，这颗行星的第一宇宙速 度约为（度约为（ ） A. 2 km/s B. 4 km/s A. 2 km/s B. 4 km/s C. 24 km/s D. 32 km/s C. 24 km/s D. 32 km/s 第一宇宙速度表达式第一宇宙速度表达式2： V=gR 二、宇宙速度二、宇宙速度 思考: 若卫星的发射速度大于7.9km/s ，会怎样呢？ 二、宇宙速度二、宇宙速度 V = 16.7 km/s V = 11.2 k

4、m/s 7.9 km/s V 11.2km/s V = 7.9km/s 绕地球运动的轨迹不再是圆，而是椭圆，发射绕地球运动的轨迹不再是圆，而是椭圆，发射 速度越大，椭圆轨道越速度越大，椭圆轨道越“扁扁”。 第二宇宙速度第二宇宙速度: :物体克服地球引力物体克服地球引力, ,永远脱离地永远脱离地 球的速度球的速度. . 第一宇宙速度第一宇宙速度: :物体在地表附近绕地球做匀速圆周运动的物体在地表附近绕地球做匀速圆周运动的 速度速度. 第三宇宙速度第三宇宙速度: :物体挣脱太阳引力物体挣脱太阳引力, , 飞出太阳系的速度飞出太阳系的速度. . 二、宇宙速度二、宇宙速度 【跟踪练习跟踪练习2】 关于

5、宇宙速度，下列说法正确的是（关于宇宙速度，下列说法正确的是（ ） A第一宇宙速度是能使人造地球卫星绕地球飞行的第一宇宙速度是能使人造地球卫星绕地球飞行的 最小发射速度最小发射速度 B第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小 速度速度 C第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点 的速度的速度 D第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度 二、宇宙速度二、宇宙速度 探究活动探究活动2：人造地球卫星：人造地球卫星 的周期大小和什么因素有的周期大小和什么因素有 关？关？ 已知地

6、球和人造地球卫星的已知地球和人造地球卫星的 质量分别为质量分别为M M和和m m, , 卫星的轨道卫星的轨道 半径为半径为r r, ,卫星的周期为卫星的周期为T T，卫，卫 星运动所需的向心力是由万有星运动所需的向心力是由万有 引力提供的。引力提供的。 , min85 1098. 51067. 6 )1040. 6 ( 14. 32 2411 36 T 建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动 GM r T 3 2 r T m r Mm G 2 2 ) 2 ( 据某报报道，某国发射了一颗周期为据某报报道，某国发射了一颗周期为8080分分 钟的人造地球卫星，请你用学过

7、的知识判钟的人造地球卫星，请你用学过的知识判 断这则新闻的真伪。断这则新闻的真伪。 火眼金睛 【跟踪练习跟踪练习3】 若人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面若人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面 越近的卫星（越近的卫星（ ） A、速度越小、速度越小 B、角速度越大、角速度越大 C、向心加速度越小、向心加速度越小 D、周期越大、周期越大 1 2 3 4 总结：高轨总结：高轨低低速速长长周期周期 三、人造卫星的运行规律三、人造卫星的运行规律 20032003年年2 2月月1 1日，日， 哥伦比亚号航天哥伦比亚号航天 飞机返航时在大飞机返航时在大 气层中解体，七气层中解体，七 名宇航员，全部名宇

8、航员，全部 遇难。遇难。 杨利伟、费俊龙、聂海胜、杨利伟、费俊龙、聂海胜、 刘洋、景海鹏、陈冬等宇刘洋、景海鹏、陈冬等宇 航员在为国家的载人航天航员在为国家的载人航天 事业做出了伟大的贡献的事业做出了伟大的贡献的 同时，也实现了个人价值。同时，也实现了个人价值。 宇航员都是经过严格选拔宇航员都是经过严格选拔 的，一名优秀的航天员除的，一名优秀的航天员除 了其备健康的体格、良好了其备健康的体格、良好 的心理素质，还要对航天的心理素质，还要对航天 环境要有高度的耐受和抗环境要有高度的耐受和抗 压能力，具备渊博的知识、压能力，具备渊博的知识、 高超的技能，最后还要经高超的技能，最后还要经 过严格的训

9、练，适应太空过严格的训练，适应太空 中特殊的生活环境。中特殊的生活环境。 1 1、宇宙速度宇宙速度： 第一宇宙速度第一宇宙速度：v v7.9km7.9kms s 是卫星发射的最小速是卫星发射的最小速 度，是卫星绕地球运行的最大速度。度，是卫星绕地球运行的最大速度。 第二宇宙速度第二宇宙速度：v v11.2km11.2kms s，是卫星挣脱地球束，是卫星挣脱地球束 缚的最小发射速度缚的最小发射速度 第三宇宙速度第三宇宙速度: v: v16.7km16.7kms s，是挣脱太阳束缚的，是挣脱太阳束缚的 最小发射速度。最小发射速度。 2 2、研究天体运动的基本方法和规律：研究天体运动的基本方法和规律： 基本方法：天体或者卫星受到的基本方法：天体或者卫星受到的万有引力提供向心力万有引力提供向心力 规律：高轨规律：高轨低低速速长长周期周期 作业：作业： 1. .阅读教材中阅读教材中“科学漫步科学漫步”和和“STSSTS” 的材料；的材料； 2. 上网查阅：黑洞、同步卫星的相上网查阅：黑洞、同步卫星的相 关资料关资料, ,并制作汇报并制作汇报PPTPPT或书面报告或书面报告, ,下下 节课进行交流共享。节课进行交流共享。 爱因斯坦曾经说过：爱因斯坦曾