高中物理公开课优质课件精选——《宇宙航行》.ppt

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1、,设计心理学,执教教师：XXX,知识回顾,两条基本思路,1、万有引力等于重力,2、万有引力提供向心力,中国人的飞天梦,外国人的“飞天”梦,一、宇宙速度,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,思考讨论一:地面上的物体，怎样才能成为人造卫星呢？,通过观看动画回答下列问题：1、平抛物体水平初速度逐渐增大，物体的落地点怎样变化？2、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,思考？,它将绕地球运动成为地球的一颗卫星,一.宇宙速度牛顿的猜想,牛顿的手稿,想一想:物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢?,方法一：由于卫星在地球表面附近环绕，

2、卫星做圆周运动的向心力可看作由重力提供。,问题一： 设地球的质量为M，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为m，飞行器的速度为v，他到地心的距离为地球半径R。求飞行速度v。 （若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km）,方法二：万有引力提供物体作圆周运动的向心力,1、第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度,说明：（）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；,（）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；,讨论：在地面附近发射飞行器时如果发射速度大于7.9Km/S，或者更大时会对

3、飞行器的运行轨道有何影响？,如果速度继续增加，达到或大于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球，成为绕太阳运动的一颗人造行星。,如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点。,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）,绕地球运动的轨迹就不再是圆，而是椭圆，发射速度越大，椭圆轨道越“扁”。,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。）,阅读教材并

4、回答：三种宇宙速度（发射速度）,二、人造地球卫星运动规律,探究二：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？,1,2,3,4,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。,向高轨道发射卫星时, 需要的初速度大，因为卫星离开地面向上运动速度会减小,所以发射的轨道越高发射时的初速度就越大,思考讨论三: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？,注意：宇宙速度均指发射速度，卫星的环绕速度一定

5、小于发射速度。,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：第一宇宙速度是最小发射速度，也是最大环绕速度。,如图所示，A、B、C、D四条轨道中不能作为卫星轨道的是哪一条？,思考：人造地球卫星的运行轨道,人造地球卫星,答案：D,轨道中心,地心,_ 提供向心力,万有引力,所有卫星都在以地心为圆心的圆或椭圆轨道上 三类人造地球卫星轨道：赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。,人造地球卫星的运行轨道,地球同步卫星,问题：你能否形象的描述它的轨道？,轨道与赤道重

6、合,卫星位于赤道的正上方的某一高度,如何发射同步卫星？,同步卫星：相对于地面静止，公转周期和地球自转周期相同的卫星。,1特点：,定周期：T=24h=86400s,定点：相对于地面静止。,定轨道：同步卫星轨道必须在赤道上空,定高度：由,定速度：由于同步卫星高度确定，其轨道半径即确定，因此线速度、角速度大小均不变,定加速度：由于同步卫星高度确定，其轨道半径即确定，因此向心加速度大小也不变,2、两颗人造地球卫星质量之比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a1a

7、2=19,例题分析,1、人造地球卫星的轨道半径越大，则( )A、速度越小，周期越小B、速度越小，加速度越小C、加速度越小,周期越大D、角速度越小,加速度越大,BC,D,1999年5月10日，我国成功地发射了“一箭双星”，将“风云1号”气象卫星和“实验5号”科学实验卫星送入离地面870km的轨道，已知地球半径为6400km，这两颗卫星的运动速度约为（ ） A、11.2kms B、7.9kms C、7.4kmsD、2.1kms,C,例题分析,1、第一宇宙速度（环绕速度）V1= （ ）,它 是人造地球卫星的最小发射速度，也是地球卫星环绕地球运行的最大速度。2、如果卫星的发射速度（ ）第一宇宙速度，卫

8、星将落到地面而不能绕地球运转；（ ）这个速度卫星刚好能在地球表面附近做匀速圆周运动；如果（ ）这个速度，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点。（填“大于”、“小于”或“等于”）,7.9km/s,小于,等于,大于,练习,2、同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，关于同步卫星的说法中正确的是（ ） A它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同值 B它可以在地面上任一点的正上方，但离地距离是一定的 C它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值 D它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的,D,3.关于第一宇宙速度，下面说法正确的是（ ）A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度C.它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D.它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度,BC,1、宇宙速度 第一宇宙速度：V1=7.9km/s，卫星刚好能在地表附近作圆周运动第二宇宙速度： V2=11.2km/s,卫星挣脱地球引力束缚第三宇宙速度： V3=16.7km/s,卫星挣脱太阳引力束缚,小结,2、同步卫星：在赤道上方与地面相对静止。所有物理量都是定值，唯有质量可以变化。,谢谢观看,请指导,