【公开课】宇宙航行+课件高一下学期物理人教版（2019）必修第二册+.pptx

万有引力定律分析天体问题的两个思路：万有引力定律分析天体问题的两个思路：复习回顾复习回顾1.1.用万有引力等于重力列方程求解用万有引力等于重力列方程求解：2.2.用万有引力等于向心力列方程求解：用万有引力等于向心力列方程求解：飞天之梦飞天之梦 思考：思考：人类是怎样把飞船发射出去，人类是怎样把飞船发射出去，使得使得其绕着地球做圆周运动呢？其绕着地球做圆周运动呢？一、创境激情一、创境激情 初步感知初步感知 若若抛抛出出物物体体的的水水平平初初速速度度足足够够大大,物物体体将会怎样将会怎样?1、牛顿的设想、牛顿的设想英国科学家牛顿英国科学家牛顿(1643-1727)在在1687年出版的年出版的自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理中，牛中，牛顿设想抛出速度足够大时，物体就不会落回地面。顿设想抛出速度足够大时，物体就不会落回地面。一、创境激情一、创境激情 初步感知初步感知P探究探究1 1：物体以多大的速度将物体抛出，它才物体以多大的速度将物体抛出，它才会成为绕地球表面运动的卫星会成为绕地球表面运动的卫星?F万万二、自主合作二、自主合作 探究规律探究规律分组探究分组探究方案二：方案二：地球表面重力加速度地球表面重力加速度g=9.8m/sg=9.8m/s2 2 地球半径地球半径 R=6400km R=6400km方案一：方案一：地球质量地球质量M=5.98M=5.9810102424kg kg 地球半径地球半径 R=6400kmR=6400km方案一：方案一：建立模型建立模型二、自主合作二、自主合作 探究规律探究规律(r=R)(r=R)万有引力提供物体作圆周运动的向心力万有引力提供物体作圆周运动的向心力F引引方案二：方案二：二、自主合作二、自主合作 探究规律探究规律建立模型建立模型在地面附近，重力提供物体作圆周运动的向心力在地面附近，重力提供物体作圆周运动的向心力这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度，这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做叫做第一宇宙速度第一宇宙速度（环绕速度）（环绕速度）。mg二、自主合作二、自主合作二、自主合作二、自主合作 探究规律探究规律探究规律探究规律探究探究3：第一宇宙速度究竟是最大速度还是最：第一宇宙速度究竟是最大速度还是最 小速度呢？小速度呢？运行速度：运行速度：卫星在进入运行轨卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周道后绕地球做圆周运动的线速度。运动的线速度。卫星轨道越高,运行速度就越小。发射速度：发射速度：卫星在地面附卫星在地面附近离开发射装近离开发射装置的初速度。置的初速度。卫星轨道越高,发射速度越大。第一宇宙速度既是第一宇宙速度既是最小发射速度最小发射速度，又是又是最大运行速度最大运行速度7.9km/sv11.2km/s11.2km/s16.7km/s第一宇宙速度第一宇宙速度第三宇宙速度第三宇宙速度第二宇宙速度第二宇宙速度7.9km/s2、三种宇宙速度、三种宇宙速度 思考思考:若卫星的发射速度若卫星的发射速度大于大于7.9km/s ，会怎样呢？，会怎样呢？二、自主合作二、自主合作 探究规律探究规律各种各样的卫星各种各样的卫星 思考：如图所示思考：如图所示A A、B B、C C、D D四条轨道中四条轨道中不能不能作作为卫星轨道的是哪一条？为卫星轨道的是哪一条？二、自主合作二、自主合作 探究规律探究规律3、卫星的运行规律、卫星的运行规律F引引F1F2赤道平面赤道平面北北南南东东西西所有卫星轨道的圆心都在地心所有卫星轨道的圆心都在地心所有卫星轨道的圆心都在地心所有卫星轨道的圆心都在地心 探究探究2 2：将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，则卫星环绕速度运动，则卫星环绕速度v v、角速度、角速度、周期、周期T T、向心加、向心加速度速度a an n与轨道半径与轨道半径r r的关系是什么？的关系是什么？二、自主合作二、自主合作二、自主合作二、自主合作 探究规律探究规律探究规律探究规律“高轨低速长周期高轨低速长周期”3、卫星的运行规律、卫星的运行规律二、自主合作二、自主合作二、自主合作二、自主合作 探究规律探究规律探究规律探究规律：卫星绕地球做匀速圆周运动4、同步卫星、同步卫星二、自主合作二、自主合作二、自主合作二、自主合作 探究规律探究规律探究规律探究规律 主要用于通信，故也称主要用于通信，故也称通信卫星通信卫星。3 3颗同步卫星可实现全球覆盖。颗同步卫星可实现全球覆盖。二、自主合作二、自主合作二、自主合作二、自主合作 探究规律探究规律探究规律探究规律4、同步卫星、同步卫星 相对于地面静止且与地球自转具有相同周期相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫做地球同步卫星。周期的卫星叫做地球同步卫星。周期T=24hT=24h特点：特点：定轨道定轨道：赤道平面赤道平面定周期定周期线速度线速度大小一定大小一定定角速度定角速度定高度定高度向心加速度向心加速度大小一定大小一定 俄罗斯科学家，俄罗斯科学家，现代现代航天学航天学和和火箭火箭理理论的奠基人。论的奠基人。19031903年发表了专著年发表了专著利用利用喷气工具研究宇宙空喷气工具研究宇宙空间间，并且首次论证，并且首次论证了利用多级火箭克服了利用多级火箭克服地球引力的构想。地球引力的构想。三、拓展视野三、拓展视野三、拓展视野三、拓展视野 梦想成真梦想成真梦想成真梦想成真康斯坦丁康斯坦丁齐奥尔科夫斯基齐奥尔科夫斯基 （1857-19351857-1935）三、拓展视野三、拓展视野三、拓展视野三、拓展视野 梦想成真梦想成真梦想成真梦想成真第一颗人造卫星第一颗人造卫星第一颗人造卫星第一颗人造卫星1957195719571957年年年年10101010月月月月4 4 4 4日，苏联发射日，苏联发射日，苏联发射日，苏联发射第一颗人造地球卫星。第一颗人造地球卫星。第一颗人造地球卫星。第一颗人造地球卫星。第一次载人航天飞行第一次载人航天飞行19611961年年4 4月月1212日苏联第一颗载人飞日苏联第一颗载人飞船成功发射并安全返回船成功发射并安全返回第一次成功登月第一次成功登月19691969年年7 7月月2020日，美国阿波罗日，美国阿波罗1111号将阿姆斯特朗送上了月球号将阿姆斯特朗送上了月球19701970年年4 4月月2424日我国日我国第一颗人造卫星升空第一颗人造卫星升空 我国的航天成就我国的航天成就20032003年年1010月月1515日日神舟五号神舟五号 杨利伟杨利伟三、拓展视野三、拓展视野三、拓展视野三、拓展视野 梦想成真梦想成真梦想成真梦想成真我国的航天成就我国的航天成就20072007年年1010月月2424日嫦娥日嫦娥一号月球探测器发射成功一号月球探测器发射成功三、拓展视野三、拓展视野三、拓展视野三、拓展视野 梦想成真梦想成真梦想成真梦想成真20202020年年7 7月月2323日发射中日发射中国首颗火星探测器国首颗火星探测器 天天问一号问一号。计划于。计划于20212021年年5 5月至月至6 6月择机实施火月择机实施火星着陆，开展巡视探测星着陆，开展巡视探测。课堂小结课堂小结一一一一.宇宙速度宇宙速度宇宙速度宇宙速度1.1.第一宇宙速度第一宇宙速度第一宇宙速度第一宇宙速度（最大环绕速度）（最大环绕速度）（最大环绕速度）（最大环绕速度）：地球卫星在地面地球卫星在地面附近做匀圆运动所具有的附近做匀圆运动所具有的最小发射速度。最小发射速度。法一法一：说明：说明：宇宙速度均指最小发射速度。宇宙速度均指最小发射速度。二、卫星运动的一般规律二、卫星运动的一般规律二、卫星运动的一般规律二、卫星运动的一般规律高高高高轨轨轨轨 低低低低速速速速 长长长长周周周周期期期期 为梦想而努力为梦想而努力！