【課件】宇宙航行+課件高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

7.4宇宙航行課堂引入從嫦娥奔月到萬戶飛天，從阿波羅11號登月到天問一號的火星之旅，人類一直在為“飛天”夢想努力著。創(chuàng)境激情初步感知若拋出物體的水平初速度足夠大,物體將會怎樣?牛頓的設(shè)想英國科學(xué)家牛頓(1643-1727)在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中，牛頓設(shè)想拋出速度足夠大時，物體就不會落回地面。創(chuàng)境激情

初步感知P探究1：物體以多大的速度將物體拋出，它才會成為繞地球表面運動的衛(wèi)星?F萬自主合作探究規(guī)律分組探究方案二：

地球表面重力加速度g=9.8m/s2

地球半徑R=6400km方案一：

地球質(zhì)量M=5.98×1024kg地球半徑

R=6400km方案一：建立模型自主合作探究規(guī)律(r=R)萬有引力提供物體作圓周運動的向心力F引方案二：自主合作探究規(guī)律建立模型在地面附近，重力提供物體作圓周運動的向心力這就是物體在地球附近繞地球做勻速圓周運動的速度，叫做第一宇宙速度（環(huán)繞速度）。mg自主合作探究規(guī)律探究3：第一宇宙速度究竟是最大速度還是最小速度呢？

運行速度：

衛(wèi)星在進入運行軌道后繞地球做圓周運動的線速度。

衛(wèi)星軌道越高,

運行速度就越小。

發(fā)射速度：

衛(wèi)星在地面附近離開發(fā)射裝置的初速度。衛(wèi)星軌道越高,發(fā)射速度越大。第一宇宙速度既是最小發(fā)射速度，又是最大運行速度牛頓的加農(nóng)炮——牛頓曾設(shè)想過一個理想實驗：在山頂發(fā)射一枚炮彈，炮彈將落到地面上，發(fā)射速度越大，落地的水平距離越遠。牛頓設(shè)想如果炮彈的初速度足夠大，則炮彈將不會落回地面。那這個速度應(yīng)該是多大呢？近地衛(wèi)星和宇宙速度☆情境導(dǎo)入在地球表面的物體，受到的地球的引力、太陽的引力分別為多大？已知此物體的質(zhì)量為1kg，地球質(zhì)量為6×1024kg，地球半徑為6400km，太陽質(zhì)量為2×1030kg，日地距離約為1.5×108km，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2。計算結(jié)果說明什么？☆交流討論近地衛(wèi)星和宇宙速度如果認為地面附近的物體只受地球的引力作用，如導(dǎo)入中的情景，如果物體不落回地面，則物體應(yīng)該做什么運動？近地衛(wèi)星和宇宙速度如果物體不落回地面，則會圍繞地球表面做勻速圓周運動物體圍繞地球表面做勻速圓周運動時，哪個力為其提供向心力？根據(jù)動力學(xué)關(guān)系，你能得出什么結(jié)論？近地衛(wèi)星和宇宙速度第一宇宙速度如果衛(wèi)星的發(fā)射初速度小于第一宇宙速度，衛(wèi)星會怎樣運動？近地衛(wèi)星和宇宙速度如果速度，衛(wèi)星受到的引力大于所需向心力，衛(wèi)星將會做近心運動，落回地面。近地衛(wèi)星和宇宙速度等于或大于第二宇宙速度，脫離地球的吸引等于或大于第三宇宙速度，脫離太陽的吸引如果衛(wèi)星的發(fā)射初速度大于第一宇宙速度，衛(wèi)星會怎樣運動？小于第二宇宙速度，繞地球的運行軌跡為橢圓人造衛(wèi)星的運動規(guī)律衛(wèi)星繞地球的運動和受力特點衛(wèi)星繞地球做圓周運動，地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供向心力。F引=F向

衛(wèi)星的動力學(xué)方程(r-V-ω-T的關(guān)系)R為地球的半徑，h為衛(wèi)星距地面的高度r=R+h高軌低速長周期衛(wèi)星運動情況(a、V、ω、T

)是由r

惟一決定宇宙速度問題：按牛頓的設(shè)想，在忽略空氣阻力的情況下，在地面上以越來越大的水平速度拋出物體，物體還做平拋運動嗎？問題：物體如果不落地，它將怎樣運動？勻速圓周運動問題：物體繞地球做圓周運動的向心力由什么力提供？是否需要考慮太陽的引力？討論交流：問題：物體繞地球做圓周運動時，物體還和地球一起自轉(zhuǎn)嗎？不參與地球的自轉(zhuǎn),物體已離開地面萬有引力近似等于重力，提供物體做圓周運動的向心力問題：請嘗試推到物體在地球表面繞地球做圓周運動的速度？設(shè)：地球質(zhì)量為M，物體質(zhì)量為m，地球半徑為r,運行速度為v,地球表面重力加速度為g建立模型：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動基本思路：向心力由地球?qū)πl(wèi)星的萬有

引力提供方法一：方法二：第一宇宙速度物體在地球附近繞地球做勻速圓周運動的速度第一宇宙速度是在地面的最小發(fā)射速度，也是最大在軌運行速度。練習(xí).兩顆人造地球衛(wèi)星質(zhì)量之比m1∶m2=1∶2,軌道半徑之比R1∶R2=3∶1，下列有關(guān)數(shù)據(jù)之比正確的是()A.周期之比T1∶T2=3∶1

B.線速度之比v1∶v2