【高中物理】宇宙航行 课件 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册 (1).pptx

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1、7.4宇宙航行课堂引入从嫦娥奔月到万户飞天，从阿波罗11号登月到天问一号的火星之旅，人类一直在为“飞天”梦想努力着。创境激情 初步感知若 抛 出 物 体 的 水 平 初 速 度 足 够 大,物 体将会怎样?牛顿的设想英国科学家牛顿(1643-1727)在1687年出版的自然哲学的数学原理中，牛顿设想抛出速度足够大时，物体就不会落回地面。创境激情 初步感知P探究1：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?F 万自主合作 探究规律分组探究方案二：地球表面重力加速度g=9.8m/s2地球半径 R=6400km方案一：地球质量M=5.98 1024kg地球半径 R=6400km方案

2、一：建立模型自主合作 探究规律(r=R)万有引力提供物体作圆周运动的向心力F引方案二：自主合作 探究规律建立模型在地面附近，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，叫做第一宇宙速度（环绕速度）。mg自主合作自主合作 探究探究规规律律探究3：第一宇宙速度究竟是最大速度还是最 小速度呢？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。卫星轨道越高,运行速度就越小。发射速度：卫星在地面附近离开发射装置的初速度。卫星轨道越高,发射速度越大。第一宇宙速度既是最小发射速度，又是最大运行速度牛顿的加农炮牛顿曾设想过一个理想实验：在山顶发射一枚炮弹，炮弹将落到地面

3、上，发射速度越大，落地的水平距离越远。牛顿设想如果炮弹的初速度足够大，则炮弹将不会落回地面。那这个速度应该是多大呢？近地卫星和宇宙速度 情境导入在地球表面的物体，受到的地球的引力、太阳的引力分别为多大？已知此物体的质量为1kg，地球质量为61024kg，地球半径为6400km，太阳质量为21030kg，日地距离约为1.5108km，引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2。计算结果说明什么？交流讨论近地卫星和宇宙速度如果认为地面附近的物体只受地球的引力作用，如导入中的情景，如果物体不落回地面，则物体应该做什么运动？近地卫星和宇宙速度如果物体不落回地面，则会围绕地球表面做匀速圆周运动物体围绕

4、地球表面做匀速圆周运动时，哪个力为其提供向心力？根据动力学关系，你能得出什么结论？近地卫星和宇宙速度第一宇宙速度如果卫星的发射初速度小于第一宇宙速度，卫星会怎样运动？近地卫星和宇宙速度如果速度，卫星受到的引力大于所需向心力，卫星将会做近心运动，落回地面。近地卫星和宇宙速度等于或大于第二宇宙速度，脱离地球的吸引等于或大于第三宇宙速度，脱离太阳的吸引如果卫星的发射初速度大于第一宇宙速度，卫星会怎样运动？小于第二宇宙速度，绕地球的运行轨迹为椭圆人造卫星的运动规律卫星绕地球的运动和受力特点卫星绕地球做圆周运动，地球对卫星的万有引力提供向心力。F引=F向 卫星的动力学方程(r-V-T的关系)RR为地球的

5、半径，为地球的半径，hh为卫星距地面为卫星距地面的高度的高度r=R+h高轨低速长周期卫星运动情况(a、V、T)是由 r 惟 一决定宇宙速度问题：按牛顿的设想，在忽略空气阻力的情况下，在地面上以越来越大的水平速度抛出物体，物体还做平抛运动吗？问题：物体如果不落地，它将怎样运动？匀速圆周运动问题：物体绕地球做圆周运动的向心力由什么力提供？是否需要考虑太阳的引力？讨论交流：问题：物体绕地球做圆周运动时，物体还和地球一起自转吗？不参与地球的自转,物体已离开地面万有引力近似等于重力，提供物体做圆周运动的向心力问题：请尝试推到物体在地球表面绕地球做圆周运动的速度？设：地球质量为M，物体质量为m，地球半径为r,运行速度为v,地球表面重力加速度为g建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动基本思路：向心力由地球对卫星的万有 引力提供方法一：方法二：第一宇宙速度物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度第一宇宙速度是在地面的最小发射速度，也是最大在轨运行速度。练习.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a1a2=19D课堂小结小结 1 2 3近地卫星和宇宙速度卫星的变轨稳定运行的卫星