人教版高中物理必修二第六章第五节-宇宙航行课件

1、中国人的飞天梦外国人的“飞天”梦中国人的飞天梦外国人的“飞天”梦6.5 宇宙航行6.5 宇宙航行平抛运动演示让物体做平抛运动初速度逐渐增大问题情境思考讨论1:地面上的物体，怎样才能成为人造卫星呢？平抛运动演示让物体做平抛运动初速度逐渐增大问题情境思考讨论1通过观看动画回答下列问题：1、平抛物体速度逐渐增大，物体的落地点怎样变化？2、在速度足够大的情况下，运动通过的地面还是水平的吗？3 、若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会怎样?试大胆猜想。 越来越远物体不再落回地面，而成为一颗绕地球运转的卫星。不是通过观看动画回答下列问题：越来越远物体不再落回地面，而成为一 从高山上水平抛出物体，速度越大，

2、落地点离山脚越远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗永远绕地球运动的人造卫星。牛顿关于卫星的设想人造卫星 人造卫星所需的向心力由地球的万有引力提供。 从高山上水平抛出物体，速度越大，落地点离山脚越rR 设地球和卫星的质量分别为M和m,卫星到地心的距离为r,万有引力常量为G.求：卫星绕行的线速度v？vF引 由于卫星绕地球做圆周运动所需向心力由万有引力提供，所以 卫星离地心越近，它的环绕速度就越大合作探究1思考讨论2:物体要想成为地球的卫星，速度应该多大？rR 设地球和卫星的质量分别为M和m,卫星到地心的距离为r,123123思考：如果1号卫星

3、正好在地球表面附近做匀速圆周运动，环绕速度是多大？(设地球质量为M=5.981024kg, 地球半径R=6400km，万有引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2) 思考：如果1号卫星正好在地球表面附近做匀速圆周运动，环绕速度R人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。若以第一宇宙速度发射一个物体，它将在贴着地球表面的轨道做匀速圆周运动。（1）第一宇宙速度（谐音：吃点酒）自主合作探究规律一、三种宇宙速度 v1=7.9km/s （地面附近、匀速圆周运动）R人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一第一宇宙速度的另一表达式为:若已知地球表面重力加速度g

4、=9.8m/s2，地球的半径R取6400km，而地球质量M 未知,请计算求得第一宇宙速度?自主合作探究规律合作探究2第一宇宙速度的另一表达式为:若已知地球表面重力加速度g=9.总结：推导第一宇宙速度的两种方法方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力方法二：在地面附近，重力提供物体作圆周运动的向心力总结：推导第一宇宙速度的两种方法方法一：万有引力提供物体作圆解：设地球质量为M，地球半径为R，地球的第一宇宙速度为v，月球的质量为M1,月球的半径为R1,月球的第一宇宙速度为v1v= =7.9Km/s= = =1.76Km/s物体在月球表面附近做匀速圆周运动仍然有得v1=合作探究3 月球的质量约为地

5、球的1/81,半径约为地球半径的1/4,地球的第一宇宙速度为7.9km/s,则月球的第一宇宙速度约为多少?解：设地球质量为M，地球半径为R，地球的第一宇宙速度为v，月当发射的速度等于或大于11.2km/s时，物体就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。我们把这个速度叫第二宇宙速度。思考：若发射速度大于7.9km/s，物体将怎样运动？自主合作探究规律一、三种宇宙速度（2）第二宇宙速度（脱离速度）当发射的速度等于或大于11.2km/s时，物体就会脱离地球的发射到火星的探测器需要速度大于等于第二宇宙速度发射到火星的探测器需要速度大于等于第二宇宙速度如果发射的速度等于或大于16.7km/s，物体就可以摆脱

6、太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。我们把这个速度叫第三宇宙速度。自主合作探究规律一、三种宇宙速度（3）第三宇宙速度（逃逸速度）发射“旅行者”宇宙探测器需要探测器的速度大于等于第三宇宙速度如果发射的速度等于或大于16.7km/s，物体就可以摆脱太阳第二宇宙速度:物体克服地球引力,永远脱离地球的速度第三宇宙速度:物体挣脱太阳引力,飞出太阳系的速度. （逃逸速度） 11.2 km/s V 7.9 km/sV = 16.7 km/sV = 11.2 km/sV = 7.9km/s绕地球运动的轨迹就不再是圆，而是椭圆第一宇宙速度:物体在地表附近绕地球做匀速圆周运动的速度.（不同天体有各自的第一

7、宇宙速度，如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度，卫星将落回地面） 总结三种宇宙速度（发射速度）第二宇宙速度:物体克服地球引力,永远脱离地球的速度第三宇宙速探究：将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，你能推出卫星环绕速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系吗？1234二、人造地球卫星运动规律探究：将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，你能推出卫r越大（高），v越小r越大， 越小r越大，T越大r越大，an越小思考：第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大速度还是最小速度？r最小，是最大环绕速度。r越大（高），v越小r越大， 越小r越大，T越大r越大，v环绕运行速度：卫星在进入运行轨

8、道后绕地球做圆周运动的线速度，又叫环绕速度 。发射速度：卫星在地面附近离开发射装置的初速度。 (注意宇宙速度均指发射速度)v发射v环绕运行速度：卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度向高轨道发射卫星时, 需要的初速度大，因为火箭克服地球对卫星的引力而做更多的功,对火箭的要求更高一些,所以比较困难。讨论:将卫星送入低轨道和高轨道所需的速度哪一个更大？哪一个更容易？为什么？ 向高轨道发射卫星时, 需要的初速度大，因为火箭克服地球对卫星思考：第一宇宙速度是发射卫星的最大速度还是最小速度？r最小，是最小发射速度。归纳：第一宇宙速度是卫星的最小发射速度，也是最大环绕速度。思考：第一宇宙速度是发射卫

9、星的最大速度还是最小速度？r最小，1957年，前苏联成功发射人类的第一颗人造卫星三、梦想成真1957年，前苏联成功发射人类的第一颗人造卫星三、梦想成真1970年， “东方红一号”人造卫星发射 成功。这是中国发射的第一颗人造卫星1970年， “东方红一号”人造卫星发射 成功。这是中国发射2003年，神舟五号载人飞船发射成功： 圆了中国人的飞天梦2003年，神舟五号载人飞船发射成功：神舟六号发射成功： 中国人开始真正尝试太空生活神舟六号发射成功：神舟七号发射成功： 中国人开始第一次太空行走神舟七号发射成功：嫦娥一号、二号发射成功： 中国开展绕月、探月工程嫦娥一号、二号发射成功： 天宫一号发射成功： 中国人开始建立太空空间站