高中物理6.5-6.6.宇宙航行、經(jīng)典力學的局限性課件新人教版必修2.ppt

第五節(jié) 宇宙航行 第六節(jié) 經(jīng)典力學的局限性,課標定位 學習目標：1.會推導第一宇宙速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度 2了解人造衛(wèi)星的有關知識，知道近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的特點 3了解經(jīng)典力學的發(fā)展歷程和偉大成就，知道經(jīng)典力學與相對論、量子力學的關系 重點難點：宇宙速度及人造衛(wèi)星的有關問題,課前自主學案,一、宇宙速度 1第一宇宙速度 (1)大?。篲 km/s (2)意義：衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運行的速度，也是繞地球做_運動的最大速度 使衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最小地面發(fā)射速度,7.9,勻速圓周,2第二宇宙速度 (1)大小：_ km/s (2)意義：使衛(wèi)星掙脫_引力束縛的最小地面發(fā)射速度 3第三宇宙速度 (1)大小：_ km/s (2)意義：使衛(wèi)星掙脫_引力束縛的最小地面發(fā)射速度,11.2,地球,16.7,太陽,二、同步衛(wèi)星 同步衛(wèi)星就是相對于地球_的衛(wèi)星，它只能處于_上空，它的運動周期是_. 三、經(jīng)典力學的局限性 1牛頓力學即經(jīng)典力學只適用于_的物體，不適用于_的物體 2微觀粒子的運動規(guī)律遵守普朗克的_理論；高速運動的物體遵守愛因斯坦的_；強相互作用和弱相互作用都遵守愛因斯坦的_,靜止,赤道,24 h,宏觀、低速運動,微觀、高速運動,量子,狹義相對論,廣義相對論,核心要點突破,一、宇宙速度 宇宙速度是在地球上滿足不同要求的衛(wèi)星發(fā)射速度，不能理解成衛(wèi)星的運行速度 1第一宇宙速度(環(huán)繞速度) 指人造衛(wèi)星近地環(huán)繞速度，它是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所具有的速度，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，v7.9 km/s.,2第二宇宙速度(脫離速度) 在地面上發(fā)射物體，使之能夠脫離地球的引力作用，成為繞太陽運動的人造行星或繞其他行星運動的人造衛(wèi)星所必需的最小發(fā)射速度，其大小為v11.2 km/s. 3第三宇宙速度(逃逸速度) 在地面上發(fā)射物體，使之最后能脫離太陽的引力范圍，飛到太陽系以外的宇宙空間所必需的最小速度，其大小為v16.7 km/s.,特別提醒：(1)第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，也是最小發(fā)射速度 (2)三個宇宙速度分別為三種不同情況下在地面附近的最小發(fā)射速度 (3)運行速度為人造衛(wèi)星做勻速圓周運動的環(huán)繞速度，其不同于發(fā)射速度,即時應用 (即時突破，小試牛刀) 1美國“新地平線”號探測器，已于美國東部時間2006年1月17日13時(北京時間18日1時)借助“宇宙神5”重型火箭，從佛羅里達州卡納維拉爾角肯尼迪航天中心發(fā)射升空，開始長達9年的飛向冥王星的太空之旅擁有3級發(fā)動機的“宇宙神5”重型火箭將以每小時5.76萬公里的驚人速度把“新地平線”號送離地球，這個冥王星探測器將成為人類有史以來發(fā)射的速度最高的飛行器，這一速度( ),A大于第一宇宙速度 B大于第二宇宙速度 C大于第三宇宙速度 D小于并接近于第三宇宙速度 解析：選ABD.此發(fā)射速度脫離了地球的束縛，但沒有脫離太陽的束縛，故此速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之間所以A、B、D正確,二、人造地球衛(wèi)星 1人造衛(wèi)星的軌道 圖651,衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時由地球?qū)λ娜f有引力充當向心力，地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力指向地心而做勻速圓周運動的物體的向心力則時刻指向它做圓周運動的圓心因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的圓心必與地心重合，而這樣的軌道有多種，其中比較特殊的有與赤道共面的赤道軌道和通過兩極點上空的極地軌道當然也應存在著與赤道平面成某一角度的圓軌道，只要圓心在地心，就可能是衛(wèi)星繞地球運行的圓軌道如圖651.,特別提醒：(1)在處理衛(wèi)星的v、T與半徑r的關系問題時，常用公式“gR2GM”來替換出地球的質(zhì)量M，會使問題解決起來更方便 (2)由于衛(wèi)星在軌道上運動時，它受到的萬有引力全部提供了向心力，產(chǎn)生了向心加速度，因此衛(wèi)星及衛(wèi)星上任何物體都處于完全失重狀態(tài),即時應用 (即時突破，小試牛刀) 2.如圖652所示的圓a、b、c，其圓心均在地球自轉(zhuǎn)軸線上，b、c的圓心與地心重合，圓b的平面與地球自轉(zhuǎn)軸垂直對環(huán)繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星而言( ) 圖652,A衛(wèi)星的軌道可能為a B衛(wèi)星的軌道可能為b C衛(wèi)星的軌道可能為c D同步衛(wèi)星的軌道一定為平行于b的某一同心圓 解析：選BCD.物體做圓周運動時，物體所受的合外力方向一定要指向圓心對于這些衛(wèi)星而言，就要求所受的萬有引力指向圓心，而衛(wèi)星所受的萬有引力都指向地心，所以A選項錯誤，B、C選項正確；對于同步衛(wèi)星來說，由于相對地球表面靜止，所以同步衛(wèi)星應在赤道的正上空，因此D選項正確,三、地球同步衛(wèi)星 相對于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星，又叫通信衛(wèi)星同步衛(wèi)星有以下幾個特點： 1同步衛(wèi)星的運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致 2同步衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，且T24 h. 3同步衛(wèi)星的運行角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度,4要與地球同步，衛(wèi)星的軌道平面必須與赤道平面平行，又由于向心力是萬有引力提供的，萬有引力必須在軌道平面上，所以同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道平面上，即所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方 5同步衛(wèi)星高度固定不變 所有同步衛(wèi)星的周期T、軌道半徑r、環(huán)繞速度v、角速度及向心加速度a的大小均相同,即時應用 (即時突破，小試牛刀) 3(2011年高考廣東卷)已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m，引力常量為G.有關同步衛(wèi)星，下列表述正確的是( ),課堂互動講練,某人在一星球上以速率v豎直上拋一物體，經(jīng)時間t物體以速率v落回手中，已知該星球的半徑為R，求該星球上的第一宇宙速度,【思路點撥】 第一宇宙速度是環(huán)繞星球表面運行的速度，即