(人教版)物理必修二：6.5《宇宙航行》ppt課件

1、預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 高中物理高中物理必修必修2人教版人教版 5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 目標(biāo)定位目標(biāo)定位1.知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速 度的公式度的公式 2理解掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、向心加速度理解掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、向心加速度 與軌道半徑的關(guān)系與軌道半徑的關(guān)系 3了解人造衛(wèi)星的相關(guān)知識(shí)及我國(guó)衛(wèi)星發(fā)射的情況，激發(fā)學(xué)了解人造衛(wèi)星的相關(guān)知識(shí)及我國(guó)衛(wèi)星發(fā)射的情況，激發(fā)學(xué) 生的愛(ài)國(guó)熱情生的愛(ài)國(guó)熱情 預(yù)習(xí)導(dǎo)

2、學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 一、人造地球衛(wèi)星一、人造地球衛(wèi)星 1. 牛頓的設(shè)想牛頓的設(shè)想：如圖：如圖651所示，在高山所示，在高山 上水平拋出一物體，當(dāng)物體的初速度上水平拋出一物體，當(dāng)物體的初速度 _時(shí)，它將會(huì)圍繞地球旋轉(zhuǎn)而不再時(shí)，它將會(huì)圍繞地球旋轉(zhuǎn)而不再 落回地球表面，成為一顆繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的落回地球表面，成為一顆繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的 _ 圖圖651 足夠大足夠大 人造地球衛(wèi)星人造地球衛(wèi)星 勻速圓周勻速圓周 萬(wàn)有引力萬(wàn)有引力 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 想一想想一想衛(wèi)星離地面越高，其線速度是越大嗎？衛(wèi)星離地面越高，其線速度

3、是越大嗎？ 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 二、宇宙速度二、宇宙速度 1第一宇宙速度第一宇宙速度 v1_ km/s，衛(wèi)星在，衛(wèi)星在_繞地球做勻速圓周繞地球做勻速圓周 運(yùn)動(dòng)的速度，又稱環(huán)繞速度運(yùn)動(dòng)的速度，又稱環(huán)繞速度 2第二宇宙速度第二宇宙速度 v2_ km/s，使衛(wèi)星掙脫，使衛(wèi)星掙脫_引力束縛的最小地面發(fā)引力束縛的最小地面發(fā) 射速度，又稱脫離速度射速度，又稱脫離速度 3第三宇宙速度第三宇宙速度 v3_ km/s，使衛(wèi)星掙脫，使衛(wèi)星掙脫_引力束縛的引力束縛的_地面發(fā)地面發(fā) 射速度，也叫逃逸速度射速度，也叫逃逸速度 7.9 地球表面附近地球表面附近 11.2

4、地球地球 16.7太陽(yáng)太陽(yáng) 最小最小 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 想一想想一想下列說(shuō)法是否正確：下列說(shuō)法是否正確： (1)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的速度可以是繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的速度可以是10 km/s.() (2)在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度是在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度是7.9 km/s.() 答案答案衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)飛行時(shí)的軌道半徑越小，其線衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)飛行時(shí)的軌道半徑越小，其線 速度就越大，最大速度等于第一宇宙速度速度就越大，最大速度等于第一宇宙速度7.9 km/s，(1)錯(cuò)；錯(cuò)； 地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度為地球衛(wèi)星的

5、最小發(fā)射速度為7.9 km/s，即第一宇宙速度，即第一宇宙速度，(2) 對(duì)對(duì) 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 三、夢(mèng)想成真三、夢(mèng)想成真 1957年年10月月_成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星；成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星； 1969年年7月美國(guó)月美國(guó)“阿波羅阿波羅11號(hào)號(hào)”登上登上_； 2003年年10月月15日我國(guó)航天員日我國(guó)航天員_踏入太空踏入太空 蘇聯(lián)蘇聯(lián) 月球月球 楊利偉楊利偉 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 一、對(duì)三個(gè)宇宙速度的理解一、對(duì)三個(gè)宇宙速度的理解 宇宙速度是在地球上滿足不同要求的衛(wèi)星發(fā)射速度宇宙速度是在地球

6、上滿足不同要求的衛(wèi)星發(fā)射速度 1第一宇宙速度第一宇宙速度(環(huán)繞速度環(huán)繞速度) (1)是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所具有的是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所具有的 速度，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，速度，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，v7.9 km/s. (2)推導(dǎo)推導(dǎo)：對(duì)于近地人造衛(wèi)星，軌道半徑：對(duì)于近地人造衛(wèi)星，軌道半徑r近似等于地球半近似等于地球半 徑徑R6 400 km，衛(wèi)星在軌道處所受的萬(wàn)有引力近似等于，衛(wèi)星在軌道處所受的萬(wàn)有引力近似等于 衛(wèi)星在地面上所受的重力，取衛(wèi)星在地面上所受的重力，取g9.8 m/s2，則，則 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)

7、預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 2第二宇宙速度第二宇宙速度(脫離速度脫離速度)：在地面上發(fā)射物體，使之能夠：在地面上發(fā)射物體，使之能夠 脫離地球的引力作用，成為繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的人造行星或繞其脫離地球的引力作用，成為繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的人造行星或繞其 他行星運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星所必需的最小發(fā)射速度，其大小為他行星運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星所必需的最小發(fā)射速度，其大小為 11.2 km/s. 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 3第三宇宙速度第三宇宙速度(逃逸速度逃逸速度)：在地面上發(fā)射物體，使之最后：在地面上發(fā)射物體，使之最后 能脫離太陽(yáng)的引力作用，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間所必能脫離太陽(yáng)的引力作

8、用，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間所必 需的最小速度，其大小為需的最小速度，其大小為16.7 km/s. 注意注意：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，也是最：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，也是最 小發(fā)射速度小發(fā)射速度 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 A0.4 km/s B1.8 km/s C11 km/s D36 km/s 答案答案B 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 【例例2】某人在一星球上以速率某人在一星球上以速率v豎直上拋一物體，經(jīng)時(shí)

9、間豎直上拋一物體，經(jīng)時(shí)間t 后，物體以速率后，物體以速率v落回手中已知該星球的半徑為落回手中已知該星球的半徑為R，求該，求該 星球上的第一宇宙速度星球上的第一宇宙速度 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 二、人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的處理思路及規(guī)律二、人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的處理思路及規(guī)律 1軌道及特點(diǎn)軌道及特點(diǎn) (1)軌道：赤道軌道、極地軌道及其他軌道如圖軌道：赤道軌道、極地軌道及其他軌道如圖652 所示所示 圖圖652 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 (2)特點(diǎn)：所有的軌道圓心都在地心特點(diǎn)：所有的軌道圓心都在地心 2處理思路及規(guī)

10、律處理思路及規(guī)律 將人造衛(wèi)星視為繞地球?qū)⑷嗽煨l(wèi)星視為繞地球(或其他天體或其他天體)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所 需向心力等于地球需向心力等于地球(或其他天體或其他天體)對(duì)衛(wèi)星的萬(wàn)有引力，即：對(duì)衛(wèi)星的萬(wàn)有引力，即： 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 注意注意：地球衛(wèi)星的：地球衛(wèi)星的an、v、T由地球的質(zhì)量由地球的質(zhì)量M和衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星的軌道 半徑半徑r決定，與衛(wèi)星的質(zhì)量、形狀等因素?zé)o關(guān)決定，與衛(wèi)星的質(zhì)量、形狀等因素?zé)o關(guān) 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 【例例3】a、b、c、d是在地球大氣層外是在地球大氣層外

11、的圓形軌道上運(yùn)行的四顆人造衛(wèi)的圓形軌道上運(yùn)行的四顆人造衛(wèi) 星其中星其中a、c的軌道相交于的軌道相交于P，b、 d在同一個(gè)圓軌道上，在同一個(gè)圓軌道上，b、c軌道在軌道在 同一平面上某時(shí)刻四顆衛(wèi)星的運(yùn)同一平面上某時(shí)刻四顆衛(wèi)星的運(yùn) 行方向及位置如圖行方向及位置如圖653所示，所示， 下列說(shuō)法中正確的是下列說(shuō)法中正確的是 () 圖圖653 Aa、c的加速度大小相等，且大于的加速度大小相等，且大于b的加速度的加速度 Bb、c的角速度大小相等，且小于的角速度大小相等，且小于a的角速度的角速度 Ca、c的線速度大小相等，且小于的線速度大小相等，且小于d的線速度的線速度 Da、c存在存在P點(diǎn)相撞的危險(xiǎn)點(diǎn)相撞的

12、危險(xiǎn) 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 答案答案A 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 三、地球同步衛(wèi)星三、地球同步衛(wèi)星 1同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星：指相對(duì)于地面靜止的衛(wèi)星，又叫通訊衛(wèi)星：指相對(duì)于地面靜止的衛(wèi)星，又叫通訊衛(wèi)星 2六個(gè)六個(gè)“一定一定”： (1)運(yùn)行方向一定：同步衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向運(yùn)行方向一定：同步衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向 一致；一致； (2)周期一定：運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，周期一定：運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，T24 h； (3)角速度一定：等于地球自轉(zhuǎn)角速度；角速度一定：等于地球自轉(zhuǎn)角速度

13、； (4)軌道平面一定：所有地球同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道軌道平面一定：所有地球同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道 平面內(nèi)；平面內(nèi)； (5)高度一定：所有同步衛(wèi)星離地面高度相同，均為高度一定：所有同步衛(wèi)星離地面高度相同，均為36 000 km； (6)速率一定：所有同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度相同速率一定：所有同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度相同 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 特別提醒特別提醒 (1)所有同步衛(wèi)星的周期所有同步衛(wèi)星的周期T、軌道半徑、軌道半徑r、環(huán)繞速度、環(huán)繞速度v、角速度、角速度 及向心加速度及向心加速度a的大小均相同；但因質(zhì)量可能不同，所受萬(wàn)有的大小均相同；但因質(zhì)

14、量可能不同，所受萬(wàn)有 引力引力(向心力向心力)可能不同可能不同 (2)所有國(guó)家發(fā)射的同步衛(wèi)星的軌道都與赤道為同心圓，它們所有國(guó)家發(fā)射的同步衛(wèi)星的軌道都與赤道為同心圓，它們 都在同一軌道上運(yùn)動(dòng)且都相對(duì)靜止都在同一軌道上運(yùn)動(dòng)且都相對(duì)靜止 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)5 宇宙航行宇宙航行 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義 【例例4】下面關(guān)于同步通信衛(wèi)星的說(shuō)法中，正確的是下面關(guān)于同步通信衛(wèi)星的說(shuō)法中，正確的是() A同步通信衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)同步衛(wèi)星的高度和速率都是同步通信衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)同步衛(wèi)星的高度和速率都是 確定的確定的 B同步通信衛(wèi)星的高度、速度、周期中，有的能確定，同步通信衛(wèi)星的高度、速度、周期中，有的能確定， 有的不能確定，可以調(diào)節(jié)有的不能確定，可以調(diào)節(jié) C我國(guó)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星的周期是我國(guó)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星的周期是114