探究物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速学习教案

1、会计学1探究物体在地球表面附近探究物体在地球表面附近(fjn)做匀速圆做匀速圆周运动的线速周运动的线速第一页，共38页。2问题(wnt)引入 地球是人类的摇篮(yoln)，人类绝不会永远躺在这个摇篮(yoln)里，而会不断地探索新的天体和空间。齐奥尔科夫斯基 现代(xindi)航天学和火箭理论的奠基人 （1857.9.51935.9.19） 第2页/共38页第二页，共38页。3 1957年10月4日，前苏联在拜科努尔发射场发射了世界上第一颗人造地球卫星，并被送入轨道，人类从此进入了利用(lyng)航天器探索外层空间的新时代。 卫星由镀铬合金制成，重83.6公斤，外表呈圆球形，直径厘米，轨道远地

2、点为986.96公里(n l)，近地点为230.09公里(n l)，每96分钟绕地球一周。 第3页/共38页第三页，共38页。4 2003年10月15日，“神舟”5号飞船载着中国第一位航天员杨利伟成功升空(shn kn)，标志着我国进入了载人航天时代。第4页/共38页第四页，共38页。5 抛出的石头(sh tou)会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星、月亮没有落下来必须具备什么条件？提出(t ch)问题ABCD0v第5页/共38页第五页，共38页。6牛顿的思考(sko)与设想 抛出的速度v越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现(chxin)什么结果？ 牛顿的卫星发射原理图第6页/共38

3、页第六页，共38页。7三个宇宙速度(yzhu sd)一、第一宇宙速度 卫星要具有多大的速度，才能(cinng)环绕地球运动呢？第7页/共38页第七页，共38页。8 设地球(dqi)质量为M，半径为R。人造地球(dqi)卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算？ 分析(fnx)论证22,MmvGmrr由得卫星运动(yndng)的速度,GMvr可见卫星离地心越远，它运行的速度越慢。第8页/共38页第八页，共38页。9 近地卫星飞行的高度一般为100200km，与地球的半径6370km相比，完全可以用6370km表示卫星到地心之间的距离，即r6

4、370km，近地面(dmin)卫星的速度是多少呢？近地面卫星的速度(sd)是多少呢？第9页/共38页第九页，共38页。10近地面(dmin)卫星的速度是多少呢？11226.67 10/GN mkg已知：66.37 10Rm245.98 10Mkg 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有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度(yzhu sd)，又叫地面附近的环绕速度。112466.67 105.98 1016.37 10/7.9/GMRvm skm s第10页/共38页第十页，共38页。11、如果卫星的速度(sd)小于第一宇宙速度(sd)，卫星将落到地 面而不能绕地球运转；、等于这

5、个速度，卫星刚好能在地球表面附近(fjn)做匀速圆周运动； 3、如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆(tuyun)轨道绕地球运行，地心就成为椭圆(tuyun)轨道的一个焦点。 说明:第11页/共38页第十一页，共38页。12探究一：若已知地球的质量为半径R=6400km，引力常量G=探究物体(wt)在地球表面附近运行的周期kgM241098. 522111067. 6kgNm解：由牛顿第二(d r)定律和万有引力公式得222Mm4GmRRT=3RT=2=84.6minGM第12页/共38页第十二页，共38页。13探究二： 若已知地球表面的重力(zhngl)加速度 地球的

6、半径R=6400km。探究物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度（第一宇宙速度）及周期。2/8 . 9smg RT284.6ming=Rvmmg2skmgv/9 . 7R 22TmgmR）（第13页/共38页第十三页，共38页。14 v和T随h的变化是怎样(znyng)变化的？ v和T与卫星的质量有关吗？思考(sko)并猜想第14页/共38页第十四页，共38页。15探究三: 已知：地球质量M，半径(bnjng)R，卫星距地面高度 h，引力常量G，探究卫星v和T。解：万有引力提供(tgng)物体做圆周运动的向心力， 设卫星的质量为 m，可见线速度和周期与轨道半径有关(yugun)与卫星的质量无

7、关。22232TGMmvmm RhRhRhRhGMv;T2RhGM（）解之：第15页/共38页第十五页，共38页。16地球(dqi)动画演示(ynsh)R+h越大，T _ V _越大越小第16页/共38页第十六页，共38页。17概念辨析发射速度(sd)和运行速度(sd)1、发射速度：是指被发射物在地面(dmin)附近离开发射装置 时的速度。宇宙速度(yzhu sd)均指发射速度。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。2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运 动的速度。GMvrr v近地卫星其他卫星vv运发vv运发第17页/共38页第十七页，共38页。1

8、8二、第二宇宙速度(yzhu sd)飞出地球去使卫星能够逃离(to l)地球的引力作用的卫星发射速度 当物体的速度(sd)大于或等于11.2km/s时，卫星就会挣脱地球的引力束缚，不再绕地球运行，而是飞向太阳系的其它空间中去。我们把这个速度(sd)叫第二宇宙速度(sd)。第18页/共38页第十八页，共38页。19人类(rnli)第一次登上月球月球(yuqi)上的第一个人类脚印第19页/共38页第十九页，共38页。20三、第三(d sn)宇宙速度飞出太阳系使卫星能够逃离太阳的引力(ynl)作用的卫星发射速度 如果物体(wt)的速度等于或大于16.7km/s，物体(wt)就摆脱了太阳引力的束缚，飞

9、到太阳系以外的宇宙空间去。第三宇宙速度: 16.7km/s第20页/共38页第二十页，共38页。21“先驱者”号携带的地球(dqi)人“名片”第21页/共38页第二十一页，共38页。22 牌上画有代表地球人的裸体男女，男人举起右手表示向“太空人”致意；人像背后为按比例绘制的先驱者号外形，以示人体的大小；下方10个圆圈表示太阳系，从左边起最大的是太阳，第四个为地球，从其发出的曲线表示该探测器的航行路线(lxin)；左中部的辐射状符号表示地球人认识的物理学和天文学；左上部的两个符号表示地球上第一号元素氢分子结构。第22页/共38页第二十二页，共38页。23 “地球之音”的内容包括(boku)用60

10、余种语言问候的“你好”、中国的京剧和古曲高山流水，以及贝多芬的欢乐颂等名曲，130余张图片（包括(boku)万里长城）等。镀金铝板和喷金铜唱片经过特殊处理，几亿甚至几十亿年都不会变形或变质。 第23页/共38页第二十三页，共38页。24地球(dqi)同步卫星 所谓(suwi)地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它的周期T24。 1. 周期(zhuq)T=24h2. 轨道平面在赤道平面内3. 离地高度h=36000km4. r、v、T、an“全部固定”第24页/共38页第二十四页，共38页。25人造卫星(rnzowixng) 宇宙速度请单击不同的抛射速度第25页/共38页第二十五页，共38

11、页。26为了和平(hpng)与进步1961年4月12日苏联空军少校加加林乘坐东方(Dngfng)一号载人飞船进入太空，实现了人类进入太空的梦想。1957年10月，苏联发射(fsh)第一颗人造地球卫星。第26页/共38页第二十六页，共38页。271969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球(yuqi)。在火星上着陆(zhu l)的“勇气”号探测器第27页/共38页第二十七页，共38页。281970年4月24日我国第一颗人造卫星(rnzowixng)升空 2007年10月24日嫦娥一号(y ho)月球探测器发射成功我国的航天(hngtin)成就第28页/共38页第二十八页，共38页。2920

12、03年10月15日神舟五号 杨利伟2005年10月12日神舟六号(li ho) 费俊龙 聂海胜第29页/共38页第二十九页，共38页。302008年9月25日神舟七号 翟志刚 刘伯明 景海鹏第30页/共38页第三十页，共38页。31 2007年10月24日 ,在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭将 “嫦娥一号(y ho)”发射升空。“嫦娥二号”于2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心发射升空(shn kn)，并获得了圆满成功。 第31页/共38页第三十一页，共38页。321、人造地球卫星的轨道半径(bnjng)越大，则( )A、速度越小，周期越小B、速度越小，加速度越小

13、C、加速度越小,周期越大D、角速度越小,加速度越大BC第32页/共38页第三十二页，共38页。332、两颗人造地球卫星质量(zhling)之比m1m2=12,轨道半径之比R1R2=31，下列有关数据之比正确的是( )A、周期之比T1T2=31 B、线速度之比v1v2=31C、向心力之比F1F2=19 D、向心加速度之比a1a2=19D第33页/共38页第三十三页，共38页。343、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(wixng)飞行的最小发射速度B.第一宇宙速度是人造地球卫星(wixng)绕地球飞行的最小速度C.第二宇宙速度是卫星(wixng)在椭圆轨道上运行时的最大速度D.第三宇宙速度是发射人造地球卫星(wixng)的最小速度A第34页/共38页第三十四页，共38页。354、关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ ）A.它的运行速度小于7.9km/sB.它的运行速度大于7.9km/s C.它的周期是24h，且轨道(gudo)平面与赤道平面重合D.每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的ACD第35页/共38页第三十五页，共38页。36 宇宙速度(yzhu sd) 第一宇宙速度(yzhu sd)：v7.9kms，是卫星发射的最小速 度，是卫星绕地球运行的最大速度。