魯科版必修二 第5章 第2節(jié) 萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第3節(jié)人類對(duì)太空的不懈追求 課件（26張）.pptx

第2節(jié)萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第3節(jié)人類對(duì)太空的不懈追求 一 人造衛(wèi)星上天與宇宙速度閱讀教材第96 99頁(yè) 人造衛(wèi)星上天 部分 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(dòng)力學(xué)原理 1 人造地球衛(wèi)星的發(fā)射原理 1 牛頓設(shè)想 如圖1甲所示 當(dāng)物體被拋出的 足夠大時(shí) 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 圖1 2 發(fā)射過(guò)程簡(jiǎn)介 如圖乙所示 發(fā)射人造地球衛(wèi)星的火箭一般為三級(jí) 使衛(wèi)星進(jìn)入地球軌道后的大致過(guò)程也為三個(gè)階段 速度 勻速圓周 萬(wàn)有引力 越大 4 宇宙速度 1 第一宇宙速度 v1 km s 又稱 速度 是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度 2 第二宇宙速度 v2 11 2km s 又稱 速度 是人造衛(wèi)星脫離 引力所需的速度 3 第三宇宙速度 v3 16 7km s 又稱 速度 是人造衛(wèi)星脫離 引力所需的速度 7 9 環(huán)繞 脫離 地球 逃逸 太陽(yáng) 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(dòng) 請(qǐng)思考 圖2 1 這些衛(wèi)星的軌道平面有什么特點(diǎn) 2 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 1 軌道平面過(guò)地心 2 與軌道半徑有關(guān) 二 人類對(duì)太空的探索閱讀教材第99 105頁(yè) 預(yù)測(cè)未知天體 人類對(duì)太空的不懈追求 部分 了解人類邁向太空的重大歷史事件 1 發(fā)現(xiàn)未知天體 在觀測(cè)天王星時(shí) 發(fā)現(xiàn)其實(shí)際軌道與由 計(jì)算的軌道不吻合 由此預(yù)測(cè)存在另一行星 這就是后來(lái)發(fā)現(xiàn)的 萬(wàn)有引力定律 海王星 2 人類對(duì)太空的不懈追求 1 古希臘人的探索與文藝復(fù)興時(shí)期的學(xué)說(shuō) 地球 地球 太陽(yáng) 太陽(yáng) 勻速圓周 第谷 2 牛頓的大綜合 牛頓在前人的基礎(chǔ)上 逐步建立了 將地面上的力學(xué)與天上的力學(xué)統(tǒng)一起來(lái) 是物理學(xué)的第一次大綜合 形成了以 為基礎(chǔ)的力學(xué)體系 3 對(duì)太空的探索成果 1957年10月 成功發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星 1969年7月 美國(guó) 阿波羅 11號(hào)登上 2003年10月 發(fā)射升空 圓了中國(guó)人的飛天夢(mèng)想 2012年6月 我國(guó) 飛船首次完成與 天宮一號(hào) 的手控交會(huì)對(duì)接任務(wù) 萬(wàn)有引力定律 牛頓三大定律 前蘇聯(lián) 月球 神舟五號(hào) 神舟九號(hào) 思維拓展宇航員在太空中離開(kāi)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 答案不是 宇航員在太空中離開(kāi)飛船后 依然繞地球運(yùn)動(dòng) 受到地球的引力提供向心力 宇宙速度及其理解 要點(diǎn)歸納 1 認(rèn)識(shí)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(yùn)動(dòng)必須具備的速度 即近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度 2 推導(dǎo) 對(duì)于近地人造衛(wèi)星 軌道半徑r近似等于地球半徑r 6400km 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g 9 8m s2 則 4 對(duì)發(fā)射速度和環(huán)繞速度的理解 精典示例 例1 已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍 地球的半徑約為火星半徑的2倍 則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率約為 a 3 5km sb 5 0km sc 17 7km sd 35 2km s 答案a 針對(duì)訓(xùn)練1 已知某天體的第一宇宙速度為8km s 則高度為該天體半徑的3倍軌道上宇宙飛船的運(yùn)行速度為 答案b 人造地球衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及應(yīng)用 要點(diǎn)歸納 1 人造衛(wèi)星的軌道 衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) 由地球?qū)λ娜f(wàn)有引力提供向心力 因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心必與地心重合 而這樣的軌道有多種 其中比較特殊的有與赤道共面的赤道軌道和通過(guò)兩極點(diǎn)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 人造地球衛(wèi)星的三種軌道 圖3 2 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 1 概念 相對(duì)于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星 叫做地球同步衛(wèi)星 2 特點(diǎn) 確定的轉(zhuǎn)動(dòng)方向 和地球自轉(zhuǎn)方向一致 確定的周期 和地球自轉(zhuǎn)周期相同 即t 24h 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面重合 確定的高度 離地面高度固定不變 3 6 104km 確定的環(huán)繞速率 線速度大小一定 3 1 103m s 精典示例 例2 多選 三顆人造地球衛(wèi)星a b c繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 如圖4所示 已知ma mb mc 則對(duì)于三顆衛(wèi)星 正確的是 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