202X_202X學(xué)年高中物理第5章萬有引力定律及其應(yīng)用第2節(jié)萬有引力定律的應(yīng)用第3節(jié)人類對太空的不懈追求課件魯科版必修2

1、第第2節(jié)萬有引力定律的應(yīng)用節(jié)萬有引力定律的應(yīng)用第3節(jié)人類對太空的不懈追求學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉核心提煉1.了解人造地球衛(wèi)星的發(fā)射原理。了解人造地球衛(wèi)星的發(fā)射原理。2.掌握衛(wèi)星的運動規(guī)律掌握衛(wèi)星的運動規(guī)律,并會分析有關(guān)問題并會分析有關(guān)問題,掌握同步衛(wèi)星的規(guī)律。掌握同步衛(wèi)星的規(guī)律。3.理解第一宇宙速度，并會計算；了解第二宇宙速度和第三宇宙理解第一宇宙速度，并會計算；了解第二宇宙速度和第三宇宙速度。速度。4.了解人類對太空的探索。了解人類對太空的探索。3個速度個速度第一、第一、二、三宇宙速度二、三宇宙速度幾個關(guān)系幾個關(guān)系線速線速度、角速度、周期度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系與軌道半徑的關(guān)系一、人

2、造衛(wèi)星上天與宇宙速度一、人造衛(wèi)星上天與宇宙速度閱讀教材第閱讀教材第9699頁頁“人造衛(wèi)星上天局部，知道人造地球衛(wèi)星的概念，初步了解人造衛(wèi)星上天局部，知道人造地球衛(wèi)星的概念，初步了解人造地球衛(wèi)星的動力學(xué)原理。人造地球衛(wèi)星的動力學(xué)原理。1.人造地球衛(wèi)星的發(fā)射原理人造地球衛(wèi)星的發(fā)射原理(1)牛頓設(shè)想：如圖牛頓設(shè)想：如圖1甲所示，當(dāng)物體被拋出的甲所示，當(dāng)物體被拋出的_足夠大時，它將圍繞地球旋轉(zhuǎn)足夠大時，它將圍繞地球旋轉(zhuǎn)而不再落回地面，成為一顆人造地球衛(wèi)星。而不再落回地面，成為一顆人造地球衛(wèi)星。圖圖1(2)發(fā)射過程簡介：如圖乙所示，發(fā)射人造地球衛(wèi)星的火箭一般為三級。使衛(wèi)星進入發(fā)射過程簡介：如圖乙所示，發(fā)

3、射人造地球衛(wèi)星的火箭一般為三級。使衛(wèi)星進入地球軌道后的大致過程也為三個階段。地球軌道后的大致過程也為三個階段。速度速度勻速圓周勻速圓周萬有引力萬有引力越大越大4.宇宙速度宇宙速度(1)第一宇宙速度：第一宇宙速度：v1_ km/s，又稱，又稱_速度，是人造衛(wèi)星在地面附近繞速度，是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度。地球做勻速圓周運動的速度。(2)第二宇宙速度：第二宇宙速度：v211.2 km/s，又稱，又稱_速度，是人造衛(wèi)星脫離速度，是人造衛(wèi)星脫離_引力所需的速度。引力所需的速度。(3)第三宇宙速度：第三宇宙速度：v316.7 km/s，又稱，又稱_速度，是人造衛(wèi)星脫離速度，是人造衛(wèi)星

4、脫離_引力所需的速度。引力所需的速度。7.9環(huán)繞環(huán)繞脫離脫離地球地球逃逸逃逸太陽太陽思維拓展思維拓展在地球的周圍，有許多的衛(wèi)星在不同的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動，請思考：在地球的周圍，有許多的衛(wèi)星在不同的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動，請思考：圖圖2(1)這些衛(wèi)星的軌道平面有什么特點？這些衛(wèi)星的軌道平面有什么特點？(2)這些衛(wèi)星的線速度、角速度、周期跟什么因素有關(guān)呢？這些衛(wèi)星的線速度、角速度、周期跟什么因素有關(guān)呢？答案答案(1)軌道平面過地心軌道平面過地心(2)與軌道半徑有關(guān)與軌道半徑有關(guān)二、人類對太空的探索二、人類對太空的探索閱讀教材第閱讀教材第99105頁頁“預(yù)測未知天體、人類對太空的不懈追求局部，了解人類邁預(yù)測

5、未知天體、人類對太空的不懈追求局部，了解人類邁向太空的重大歷史事件。向太空的重大歷史事件。1.發(fā)現(xiàn)未知天體：在觀測天王星時，發(fā)現(xiàn)其實際軌道與由發(fā)現(xiàn)未知天體：在觀測天王星時，發(fā)現(xiàn)其實際軌道與由_計算的軌道計算的軌道不吻合，由此預(yù)測存在另一行星，這就是后來發(fā)現(xiàn)的不吻合，由此預(yù)測存在另一行星，這就是后來發(fā)現(xiàn)的_。萬有引力定律萬有引力定律海王星海王星2.人類對太空的不懈追求人類對太空的不懈追求(1)古希臘人的探索與文藝復(fù)興時期的學(xué)說。古希臘人的探索與文藝復(fù)興時期的學(xué)說。 內(nèi)容內(nèi)容局限性局限性地心說地心說_是宇宙的中心，而且是靜止是宇宙的中心，而且是靜止不動的，太陽、月亮以及其他天體都不動的，太陽、月亮

6、以及其他天體都繞繞_運動運動都把天體的運動看得很神圣，認都把天體的運動看得很神圣，認為天體的運動必然是最完美、最為天體的運動必然是最完美、最和諧的和諧的_運動，這和運動，這和丹麥天文學(xué)家丹麥天文學(xué)家_的觀測數(shù)的觀測數(shù)據(jù)不符據(jù)不符日心說日心說_是宇宙的中心，且是靜止不是宇宙的中心，且是靜止不動的，地球和其他天體都繞動的，地球和其他天體都繞_運動運動地球地球地球地球太陽太陽太陽太陽勻速圓周勻速圓周第谷第谷(2)牛頓的大綜合：牛頓在前人的根底上，逐步建立了牛頓的大綜合：牛頓在前人的根底上，逐步建立了_，將地面上，將地面上的力學(xué)與天上的力學(xué)統(tǒng)一起來，是物理學(xué)的第一次大綜合，形成了以的力學(xué)與天上的力學(xué)統(tǒng)

7、一起來，是物理學(xué)的第一次大綜合，形成了以_為根底的力學(xué)體系。為根底的力學(xué)體系。(3)對太空的探索成果。對太空的探索成果。1957年年10月，月，_成功發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星。成功發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星。1969年年7月，美國月，美國“阿波羅阿波羅11號登上號登上_ 。2003年年10月，月， _發(fā)射升空，圓了中國人的飛天夢想。發(fā)射升空，圓了中國人的飛天夢想。2021年年6月，我國月，我國_飛船首次完成與飛船首次完成與“天宮一號的手控交會對接任務(wù)。天宮一號的手控交會對接任務(wù)。萬有引力定律萬有引力定律牛頓三大定律牛頓三大定律前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)月球月球“神舟五號神舟五號“神舟九號神舟九號思維拓展思維拓

8、展宇航員在太空中離開飛船后而不落回地面，是否是由于宇航員不再受到地球的引力宇航員在太空中離開飛船后而不落回地面，是否是由于宇航員不再受到地球的引力作用？作用？答案答案不是。宇航員在太空中離開飛船后，依然繞地球運動，受到地球的引力提供不是。宇航員在太空中離開飛船后，依然繞地球運動，受到地球的引力提供向心力。向心力。宇宙速度及其理解宇宙速度及其理解要點歸納要點歸納1.認識第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星近地環(huán)繞地球做勻速圓周運動必須具認識第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星近地環(huán)繞地球做勻速圓周運動必須具備的速度，即近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度。備的速度，即近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度。2.推導(dǎo)：對于近地人造衛(wèi)星

9、，軌道半徑推導(dǎo)：對于近地人造衛(wèi)星，軌道半徑r近似等于地球半徑近似等于地球半徑R6 400 km，衛(wèi)星在軌道，衛(wèi)星在軌道處所受的萬有引力近似等于衛(wèi)星在地面上所受的重力，取處所受的萬有引力近似等于衛(wèi)星在地面上所受的重力，取g9.8 m/s2，那么，那么4.對發(fā)射速度和環(huán)繞速度的理解對發(fā)射速度和環(huán)繞速度的理解精典例如精典例如例例1 地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍，地球的半徑約為火星半徑的倍，地球的半徑約為火星半徑的2倍，那么航天器倍，那么航天器在火星外表附近繞火星做勻速圓周運動的速率約為在火星外表附近繞火星做勻速圓周運動的速率約為()A.3.5 km/s B.5.0 km/s

10、C.17.7 km/s D.35.2 km/s答案答案A針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練1 某天體的第一宇宙速度為某天體的第一宇宙速度為8 km/s，那么高度為該天體半徑的，那么高度為該天體半徑的3倍軌道上宇倍軌道上宇宙飛船的運行速度為宙飛船的運行速度為()答案答案B人造地球衛(wèi)星的運動規(guī)律及應(yīng)用人造地球衛(wèi)星的運動規(guī)律及應(yīng)用要點歸納要點歸納1.人造衛(wèi)星的軌道：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時，由地球?qū)λ娜f有引力提供向心人造衛(wèi)星的軌道：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時，由地球?qū)λ娜f有引力提供向心力。因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的圓心必與地心重合，而這樣的軌道有多種，力。因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的圓心必與地心重合，而這

11、樣的軌道有多種，其中比較特殊的有與赤道共面的赤道軌道和通過兩極點上空的極地軌道。當(dāng)然也存其中比較特殊的有與赤道共面的赤道軌道和通過兩極點上空的極地軌道。當(dāng)然也存在著與赤道平面呈某一角度的圓軌道。在著與赤道平面呈某一角度的圓軌道。人造地球衛(wèi)星的三種軌道人造地球衛(wèi)星的三種軌道圖圖32.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3.地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星(1)概念：相對于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有一樣周期的衛(wèi)星，叫做地球同步衛(wèi)星。概念：相對于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有一樣周期的衛(wèi)星，叫做地球同步衛(wèi)星。(2)特點：特點：確定的轉(zhuǎn)動方向：和

12、地球自轉(zhuǎn)方向一致；確定的轉(zhuǎn)動方向：和地球自轉(zhuǎn)方向一致；確定的周期：和地球自轉(zhuǎn)周期一樣，即確定的周期：和地球自轉(zhuǎn)周期一樣，即T24 h；確定的角速度：等于地球自轉(zhuǎn)的角速度；確定的角速度：等于地球自轉(zhuǎn)的角速度；確定的軌道平面：所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方，其軌道平面必須與赤道平確定的軌道平面：所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方，其軌道平面必須與赤道平面重合；面重合；確定的高度：離地面高度固定不變確定的高度：離地面高度固定不變(3.6104 km)；確定的環(huán)繞速率：線速度大小一定確定的環(huán)繞速率：線速度大小一定(3.1103 m/s)。精典例如精典例如例例2 (多項選擇多項選擇)三顆人造地球衛(wèi)星三顆人造地球衛(wèi)星A、B、C繞地球做勻速圓周運動，如圖繞地球做勻速圓周運動，如圖4所示，所示，mAmBmC，那么對于三顆衛(wèi)星，正確的選項是，那么對于三顆衛(wèi)星，正確的選項是()答案答案ABD衛(wèi)星離地面高度越高，其線速度越小，角速度越小，周期越大，向心加速度越小