高中物理_宇宙航行1精品_新人教版必修2.修改稿.PPT

1、.2教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) n知識(shí)與技能：知識(shí)與技能： 1了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí) 2知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度n過程與方法過程與方法 ： 通過用萬有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力n情感、態(tài)度與價(jià)值觀：情感、態(tài)度與價(jià)值觀： 1通過介紹我國在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況激發(fā)學(xué)生的愛國熱情 2感知人類探索宇宙的夢想促使學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生價(jià)值觀n教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)： 第一宇宙速度的推導(dǎo)n教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)：運(yùn)行速率與軌道半徑之間的關(guān)系n教學(xué)方法教學(xué)方法 ：探究、講授、討論、練習(xí)n教具準(zhǔn)備：教具準(zhǔn)備：錄像資料、多媒體課件前置學(xué)習(xí)前置學(xué)習(xí)：n1.1.萬有引力定律的表達(dá)式？萬有引

2、力定律的表達(dá)式？n2.2.行星運(yùn)動(dòng)向心力的來源？行星運(yùn)動(dòng)向心力的來源？n3.3.小球從同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)，隨初速度的增大，軌小球從同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)，隨初速度的增大，軌 跡將如何變化？跡將如何變化？ 拋出的石頭會(huì)落地，為什么月亮沒有落下來?月亮沒有落下來必須具備什么條件？問題一：牛頓的思考與設(shè)想：牛頓的設(shè)想過程法一：萬有引力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力RmvRGMm22skmsmvRGM/9 .7/62411104 .61089.51067.6法二：在地面附近，重力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力法二：在地面附近，重力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力Rvmmg2skmsmgRv/9.7/104.68.96以

3、多大的速度拋出這個(gè)物體，它才會(huì)繞地球表面運(yùn)動(dòng)不落下？以多大的速度拋出這個(gè)物體，它才會(huì)繞地球表面運(yùn)動(dòng)不落下？(已已知知=6.6710-11Nm2/kg2 , 地球質(zhì)量地球質(zhì)量M=5.891024kg, 地球半徑地球半徑R=6400km) （若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km）探究問題一：.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： ( (環(huán)繞速度環(huán)繞速度） V1=7.9km/s地球11.2km/sv7.9km/s2 2、第二宇宙速度：、第二宇宙速度：( (脫離速度脫離速度) ) V2=11.2km/sV3=16.7km/s3 3、第三宇宙速度：（、

4、第三宇宙速度：（逃逸速度逃逸速度）17.9/GMvkm sR17.9/vgRkm s法二：211.2/vkm s316.7/vkm s人造行星人造行星人造恒星人造恒星人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星二、宇宙速度 1 1、第一宇宙速度（環(huán)繞速度）、第一宇宙速度（環(huán)繞速度） v1=7.9km/s n說明：說明：（）如果衛(wèi)星的發(fā)射速度小于第一宇宙速度，（）如果衛(wèi)星的發(fā)射速度小于第一宇宙速度，衛(wèi)星將落到地面而不能繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)；衛(wèi)星將落到地面而不能繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)；（）等于這個(gè)速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面）等于這個(gè)速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng)； ( 3 ）大于）大于7.9km/s小于小于11.

5、2km/s，衛(wèi)星將沿橢圓軌衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行，地心即橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)道繞地球運(yùn)行，地心即橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn) 3、第三宇宙速度（逃逸速度） n這是衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度n如果人造天體具有這樣的速度，就可以擺脫地球和太陽引力的束縛而飛到太陽系外了v3=16.7 km/s、第二宇宙速度、第二宇宙速度（脫離速度）（脫離速度）n這是衛(wèi)星掙脫地球的引力束縛，成為繞太陽運(yùn)這是衛(wèi)星掙脫地球的引力束縛，成為繞太陽運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度行的人造行星的最小發(fā)射速度n如果人造天體的速度大于如果人造天體的速度大于11.2km/s而小于而小于16.7km/s，則它的運(yùn)行軌道相對于太陽將是橢則它

6、的運(yùn)行軌道相對于太陽將是橢圓，太陽就成為該橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)圓，太陽就成為該橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)v2=11.2 km/s探究問題二：（1）如圖所示，a、b、c三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪一條？abc提示：衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 必須指向地心.12FF2F1赤道平面赤道平面北北南南東東西西F.13三、人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律三、人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律223(2) :MmGMGmrrr衛(wèi)地地衛(wèi)由得22(1) :M mGMvGmvrrr衛(wèi)地地衛(wèi)由得23224 2(3) :M mrGmrTrTGM衛(wèi)地衛(wèi)地由得可見：可見：v v、T T 與與 r r 為為 一一 一對應(yīng)關(guān)系一對應(yīng)關(guān)系.142、兩顆人造地球衛(wèi)星質(zhì)量

7、之比、兩顆人造地球衛(wèi)星質(zhì)量之比m1 m2=1 2,軌道半軌道半徑之比徑之比R1 R2=3 1，下列有關(guān)數(shù)據(jù)之比正確的是，下列有關(guān)數(shù)據(jù)之比正確的是( )A、周期之比、周期之比T1 T2=3 1 B、線速度之比、線速度之比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實(shí)例分析實(shí)例分析1、人造地球衛(wèi)星的軌道半徑越大，則、人造地球衛(wèi)星的軌道半徑越大，則( )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

8、大BCD探究問題三：同步衛(wèi)星的高度與速度？ 已知地球的半徑是已知地球的半徑是6400km6400km，地球自轉(zhuǎn)的周期，地球自轉(zhuǎn)的周期24h24h，地球的，地球的質(zhì)量質(zhì)量5.895.8910102424kgkg，引力常量，引力常量=6.67=6.671010-11-11NmNm2 2/kg/kg2 2 ，若，若要發(fā)射一顆地球同步衛(wèi)星，試求：要發(fā)射一顆地球同步衛(wèi)星，試求： （1 1）地球同步衛(wèi)星的離地面高度）地球同步衛(wèi)星的離地面高度h h （2 2）地球同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度）地球同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度v v結(jié)論： 地球同步衛(wèi)星必須發(fā)射在赤道正上方的固定高度，并且以固定的速度環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。19C中葉

9、，俄羅斯學(xué)者奧爾科夫斯基指出：用噴氣推進(jìn)的多級(jí)火箭，是實(shí)現(xiàn)太空飛行的最有效工具。（適當(dāng)介紹）1957年，蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星。年，蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星。1969年，阿波羅年，阿波羅11號(hào)登月。號(hào)登月。 1992年，中國載人航天工程啟動(dòng)。年，中國載人航天工程啟動(dòng)。2003年，神舟五號(hào)年，神舟五號(hào)宇宙飛船成功發(fā)射，楊利偉成為我國太空第一人。我宇宙飛船成功發(fā)射，楊利偉成為我國太空第一人。我國由此成為第三個(gè)能夠獨(dú)立開展載人航天活動(dòng)的國家。國由此成為第三個(gè)能夠獨(dú)立開展載人航天活動(dòng)的國家。.18各種各樣的衛(wèi)星各種各樣的衛(wèi)星課后反思: 能否求出月亮的第一宇宙速度？火星的第能否求出月亮的第一宇宙速度？火星的第一宇宙速度又是多少？一宇宙速度又是多少？小結(jié)：小結(jié)： 一、衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由萬有引力提供:rTmrmrmvrMmG222224二、三種宇宙速度： v1=7.9km/s（會(huì)推導(dǎo)） v2=11.2 km/s v3=16.7 km/s同步衛(wèi)星