高中物理：6.5 宇宙航行 课件（新人教必修2）.ppt

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1、高中物理新人教版必修系列课件2021/8/11 星期三16.5宇宙航行2021/8/11 星期三2教学目标教学目标 v知识与技能：知识与技能：v 1了解人造卫星的有关知识了解人造卫星的有关知识v 2知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度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 ：v 通过用万有引力定律推导第一宇宙速度培养学生运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：v 1通过介绍我国在卫星发射方面的情况激发学生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的爱国热情v 2感知人

2、类探索宇宙的梦想促使学生树立献身科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第一宇宙速度的推导v教学难点：运行速率与轨道半径之间的关系教学难点：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：探究、讲授、讨论、练习v教具准备：录像资料、多媒体课件教具准备：录像资料、多媒体课件2021/8/11 星期三3一、人造卫星的发射原理一、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2021/8/11 星期三4一、人造卫星的发射原理一、人造卫

3、星的发射原理牛顿设想：牛顿设想：抛出速度很大时，物体就不会落加地面抛出速度很大时，物体就不会落加地面2021/8/11 星期三5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？卫星离地心越远，它运行的速度越慢。卫星离地心越远，它运行的速度越慢。2021/8/11 星期三6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最低发射

4、速度，叫做第一宇有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度。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？2021/8/11 星期三7二、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=7.9km/s地球11.2km/sv7.9km/s2 2、第二宇宙速度：、第二宇宙速度：(脱离速度脱离速度)V2=11.2km/sV3=16.7km/s3 3、第三宇宙速度：（逃逸速度）、第三宇宙速度：（逃逸速度）人造行星人造行星人造恒星人造恒星人造卫星人造卫星2021/8/11 星期三8概念辨析发射速度和运行速度概念辨析发射速度和运行速度1、发射速度：是指被发射

5、物在地面附近离、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。开发射装置时的速度。2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球、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。做匀速圆周运动的速度。r v近地卫星近地卫星其它卫星其它卫星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2021/8/11 星期三9三、人造卫星的运动规律三、人造卫星的运动规律可见：可见：v v、T T 与与 r r 为为 一一 一对应关系一对应关系2021/8/11 星期三10练习：

6、练习：求近地求近地卫星的周期卫星的周期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？2021/8/11 星期三11四、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，它的周期：做匀速圆周运动，它的周期：T24h2、所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一、所有的同步卫星只能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

7、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 r、v v、T T、g g 均为均为 定值定值2021/8/11 星期三12小结小结特点：特点：（1）定点在赤道上空）定点在赤道上空（2）周期与地球自转周期相同）周期与地球自转周期相同（3）距离地面的高度高度一定（约距地）距离地面的高度高度一定（约距地面面36000km）（5）线速度大小）线速度大小 （约为（约为3.1km/s）2021/8/11 星期三13h练习：练习：求同步卫星离地面高求同步卫星离地面高度度地球同步卫星能否位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？2021/8/11 星期三14同步

8、卫星2021/8/11 星期三152021/8/11 星期三16 为了卫星之间不互相干扰，大约为了卫星之间不互相干扰，大约3左右才能放置左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星颗，这样地球的同步卫星只能有只能有120颗。可见，空间位置也是一种颗。可见，空间位置也是一种资源。资源。2021/8/11 星期三17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2021/8/11 星期三182、两颗人造地球卫星质量之比、两颗人造地球卫星质量之比m1 m2=1 2,轨轨道半径之比道半径之比R1 R2=3 1，下列有关

9、数据之比正，下列有关数据之比正确的是确的是()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 1C、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BCD2021/8/11 星期三191999年年5月月10日，我国成功地发射了日，我国成功地发射了“一箭

10、双星一箭双星”，将，将“风云风云1号号”气象卫星和气象卫星和“实验实验5号号”科学科学实验卫星送入离地面实验卫星送入离地面870km的轨道，已知地球半的轨道，已知地球半径为径为6400km，这两颗卫星的运动速度约为，这两颗卫星的运动速度约为 A、11.2kms B、7.9kms C、7.4kmsD、2.1kmsC例题分析例题分析2021/8/11 星期三20h=3.6107mr=4.2107mv=3km/sT=24hh=3.8108mr3.8108mv=1km/sT=27天天h0r=6.4106mv=7.9km/sT=84分钟分钟同同步步卫卫星星近近地地卫卫星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2021/8/11 星期三21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（环绕速度）v1=7.9km/s 2、第二宇宙速度（脱离速度）、第二宇宙速度（脱离速度）v2=11.2km/s 3、第三宇宙速度（逃逸速度）、第三宇宙速度（逃逸速度）v3=16.7km/s二、同步卫星二、同步卫星 1、周期、周期T=24h 2、卫星轨道平面与地球赤道平面重合、卫星轨道平面与地球赤道平面重合2021/8/11 星期三22再见2021/8/11 星期三232021/8/11 星期三24