人教版物理必修2：6.5《宇宙航行》PPT课件(共20张PPT)

1、6.5宇宙航行 教学目标教学目标 v知识与技能：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 v过程与方法过程与方法 ： 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 v情感、态度与价值观：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 v教学重点：教学重点： 第一宇宙速度的推导 v教学难点：教学难点：运行速率与轨道半径之间的关系 v教学方法教学方法 ：探究、讲授、讨论、练习 v教具准备：教具准备：录像资料、多媒体课件 一、人造卫星的发射原理一

2、、人造卫星的发射原理 二、宇宙速度二、宇宙速度 三、人造卫星的运动规律三、人造卫星的运动规律 四、地球同步卫星四、地球同步卫星 一、人造卫星的发射原理一、人造卫星的发射原理 牛顿设想：抛出速度很大时，物体就不会落加地面牛顿设想：抛出速度很大时，物体就不会落加地面 设地球质量为设地球质量为M，半径为，半径为R。人造地球卫星。人造地球卫星 在圆轨道上运行，质量为在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为，轨道半径为r。 那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的 速度速度v如何推算如何推算？ 2 2 Mmv Gm rr GM v r 卫星离地心越远，它运行的速度越慢。卫

3、星离地心越远，它运行的速度越慢。 1 r v 1124 6 6.67 105.89 10 1 6.37 10 /7.9/ GM R vm skm s 这就是人造地球卫星在地面附近这就是人造地球卫星在地面附近 绕地球做匀速圆周运动所必须具绕地球做匀速圆周运动所必须具 有的有的最低发射速度最低发射速度，叫做，叫做第一宇第一宇 宙速度宙速度。 近地面的卫星的速度是多少呢？近地面的卫星的速度是多少呢？ 1122 6.67 10/GN mkg 已知： 6 6.37 10Rm M=5.98X1024kg 二、宇宙速度二、宇宙速度 1 1、第一宇宙速度：、第一宇宙速度： ( (环绕速度环绕速度） V1=7.

4、9km/s 地球 11.2km/sv7.9km/s 2 2、第二宇宙速度：、第二宇宙速度： ( (脱离速度脱离速度) ) V2=11.2km/s V3=16.7km/s 3 3、第三宇宙速度：（、第三宇宙速度：（逃逸速度逃逸速度） 1 7.9/ GM vkm s R 1 7.9/vgRkm s法二： 2 11.2/vkm s 3 16.7/vkm s 人造行星人造行星 人造恒星人造恒星 人造卫星人造卫星 概念辨析概念辨析发射速度和运行速度发射速度和运行速度 1、发射速度：、发射速度：是指被发射物在地面附近离开是指被发射物在地面附近离开 发射装置时的速度。发射装置时的速度。 2、运行速度：、运行

5、速度：是指卫星进入轨道后绕地球做是指卫星进入轨道后绕地球做 匀速圆周运动的速度。匀速圆周运动的速度。 1 GM v r r v 近地卫星近地卫星 vv 运发 其它卫星其它卫星 vv运 发 宇宙速度均指发射速度宇宙速度均指发射速度 第一宇宙速度为在地面发射卫星的最第一宇宙速度为在地面发射卫星的最 小速度，也是环绕地球运行的最大速度小速度，也是环绕地球运行的最大速度 三、人造卫星的运动规律三、人造卫星的运动规律 2 23 (2) : MmGM Gmr rr 卫地地 卫 由得 2 2 (1) : M mGMv Gmv rrr 卫地地 卫 由得 23 22 4 2(3) : M mr GmrT rTG

6、M 卫地 卫 地 由得 可见：可见：v v、T T 与与 r r 为为 一一 一对应关系一对应关系 练习：练习： 求近地卫星的周求近地卫星的周 期期 63 1124 (6.37 10 ) 23.14 6.67 105.89 10 s 地 GM r T 3 2 我们能否发射一颗周期为我们能否发射一颗周期为 50min50min的卫星呢？的卫星呢？ 3 5.07 1084.5mins 四、地球同步卫星四、地球同步卫星 1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的 人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地 做匀速圆周运动，它的

7、周期：做匀速圆周运动，它的周期：T24h 2、所有的同步卫星只能、所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一分布在赤道上方的一 个确定轨道上个确定轨道上 ，即同步卫星轨道平面与地球，即同步卫星轨道平面与地球 赤道平面重合，卫星离地面高度为定值。赤道平面重合，卫星离地面高度为定值。 对同步卫星：对同步卫星： 其其r、 v、T 、g 均为均为 定值定值 小结小结 2 2 3 2 4 2 GM2 () (R) (R) R3.6 10 4 h m mh hT GM T hkm 卫地 卫地 地 地 地 设卫星离地面高度为 由 解得 h 练习：练习： 求同步卫星离地面高度求同步卫星离地面高度 地球同步卫星能否位

8、于厦门正上方某一确定高度地球同步卫星能否位于厦门正上方某一确定高度h h ？ 5.6R 地 同步卫星 为了卫星之间不互相干扰，为了卫星之间不互相干扰， 大约大约3左右才能放置左右才能放置1颗，这样颗，这样 地球的同步卫星只能有地球的同步卫星只能有120颗。可颗。可 见，空间位置也是一种资源。见，空间位置也是一种资源。 2 2 = Mmv mgGm rr 凡是人造卫星的问题都可从下列关凡是人造卫星的问题都可从下列关 系去列运动方程，即系去列运动方程，即: 重力重力=万有引力万有引力=向心力向心力 rRh gh 式中： 是高空 处的重力加速度 2、两颗人造地球卫星质量之比、两颗人造地球卫星质量之比

9、m1 m2=1 2,轨道半轨道半 径之比径之比R1 R2=3 1下列有关数据之比正确的是下列有关数据之比正确的是 ( ) A、周期之比、周期之比T1 T2=3 1 B、线速度之比、线速度之比v1 v2=3 1 C、向心力之比、向心力之比F1 F2=1 9 D、向心加速度之比、向心加速度之比a1 a2=1 9 例题分析例题分析 1、人造地球卫星的轨道半径越大，则、人造地球卫星的轨道半径越大，则( ) A、速度越小，周期越小、速度越小，周期越小 B、速度越小，加速度越小、速度越小，加速度越小 C、加速度越小、加速度越小,周期越大周期越大 D、角速度越小、角速度越小,加速度越大加速度越大 BC D h=3.6107m r=4.2107m v=3km/s T=24h h=3.8108m r3.8108m v=1km/s T=27天天 h0 r=6.4106m v=7.9km/s T=84分钟分钟 同步卫星同步卫星 近地卫星近地卫星 月球月球 近地卫星、同步卫星、月球三者比较近地卫星、同步卫星、月球三者比较 小小 结结： 一、宇宙速度一、宇宙速度 1、第一宇宙速度（环绕速度）第一宇宙速度（环