高中物理-6.5《宇宙航行》教學(xué)課件設(shè)計

6.5宇宙航行兩條基本思路1、萬有引力等于重力2、萬有引力提供向心力【學(xué)習目標】

1、知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度2、了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識

3、通過用萬有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度，培養(yǎng)學(xué)生運用知識

解決問題的能力4、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【重點、難點】1、第一宇宙速度的推導(dǎo)。（重點）2、運行速率與軌道半徑之間的關(guān)系（難點）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，牛頓就曾設(shè)想,從高山上用不同的水平速度拋出物體,速度一次比一次大,則落點一次比一次遠,如不計空氣的阻力,當速度足夠大時,物體就永遠不會落到地面上來.那么這個速度需要多大呢？法一：萬有引力提供物體作圓周運動的向心力問題一：以多大的速度拋出這個物體，它才會繞地球表面運動，不會落下來？(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2,地球質(zhì)量M=5.89×1024kg,地球半徑R=6400km)

r≈R法二：在地面附近，重力提供物體作圓周運動的向心力思考：若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km,那這個速度又該怎么求？物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度

地球可以看做一個巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑。會不會出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時，地面對車的支持力是零？這時駕駛員與座椅之間的壓力是多少？……問題二：說出三個宇宙速度的數(shù)值及意義2.第二宇宙速度（v=11.2km/s）:當

物體的速度大于或等于11.2km/s時，

它就會克服地球的引力，永遠離開

地球1.第一宇宙速度（V1=7.9km/s）:在

地面附近繞地球做勻速圓周運動的

速度

3.第三宇宙速度（v=16.7km/s）:如

果物體的速度大于或等于16.7km/s，

物體就能擺脫太陽引力的束縛，飛

到太陽系以外(環(huán)繞速度）(脫離速度)(逃逸速度)？衛(wèi)星繞地球運行軌道是橢圓，地心是橢圓軌道的一個焦點高軌道衛(wèi)星與近地衛(wèi)星相比哪個運行速度大？為什么？注意：人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運行速度是兩個不同的概念運行速度

指衛(wèi)星在穩(wěn)定的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動的線速度發(fā)射速度指被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置時的初速度。★宇宙速度都是指發(fā)射速度★第一宇宙速度是最小發(fā)射速度，也是最大運行速度。[思維深化][典型例題]例1.2005年10月12日，我國成功的發(fā)射了搭載兩名宇航員的“神舟六號”飛船，飛船軌道高度為343km，周期約為90分鐘，在飛船進入圓形軌道飛行時，它的線速度大小是（

）【導(dǎo)學(xué)案預(yù)２】

A.等于7.9km/sB.介于7.9km/s和11.2km/s之間

C.小于7.9km/sD.介于7.9km/s和16.7km/s之間

例2.人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，其速度是下列的（

）【導(dǎo)學(xué)案預(yù)３】

A.一定等于7.9km/sB.等于或小于7.9km/s

C.一定大于7.9km/sD.介于7.9～11.2

km/s之間CB問題三：在地球的周圍，有許多的衛(wèi)星在不同的軌道上

繞地球轉(zhuǎn)動，請思考：提示：衛(wèi)星作圓周運動的向

心力必須指向地心設(shè)地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為m，寫出衛(wèi)星的向心加速度a、繞行速度v、角速度ω、周期T與軌道半徑r的關(guān)系2.這些衛(wèi)星的向心加速度線速度、角速度、周期跟什么

因素有關(guān)呢？v1.如圖所示，A、B、C三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪幾條？

根據(jù)萬有引力提供向心力可得：v可見：1、地球衛(wèi)星運動情況(a、v、ω、T)是由r

惟一決定2、一正三負地球同步衛(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

叫做地球的同步衛(wèi)星。思考：同步衛(wèi)星怎樣才能保持與地球同步？

（從軌道和周期上考慮）必須在赤道正上方固定高度，與地球自轉(zhuǎn)周期相同，自西向東繞地球做圓周運動例3.如圖所示，a、b、c是地球大氣層外圓軌道上的三顆衛(wèi)星，a、b的質(zhì)量相等且小于c的質(zhì)量，則（）

A.b所需的向心力最小

B.b、c的周期相同且大于a的周期

C.b、c的向心加速度大小相等，且大于a的加速度

D.b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度ABD[典型例題]解析：一正三負例4.可以發(fā)射一顆這樣的人造地球衛(wèi)星，使其圓軌道(

)【導(dǎo)學(xué)案當堂1】A.與地球表面上某一緯線(非赤道)是共面的同心圓B.與地球表面上某一經(jīng)線所決定的圓是共面的同心圓C.與地球表面上的赤道線是共面的同心圓，且衛(wèi)星相對地球表

面是靜止的D.與地球表面上的赤道線是共面的同

心圓，但衛(wèi)星相

對地球表面是運動的[典型例題]CD1957年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星。1961年4月12日蘇聯(lián)空軍少校加加林乘坐東方一號載人飛船進入太空，實現(xiàn)了人類進入太空的夢想。1969年7月20日，阿波羅11號將人類送上了月球。1970年4月24日我國第一顆人造衛(wèi)星升空2003年10月15日楊利偉乘神舟五號進入太空2007年10月24日嫦娥一號月球探測器發(fā)射成功2008年9月神舟七號翟志剛完成中國歷史上第一次太空漫步[我國的航天成就]

1、地球同步衛(wèi)星是指相對于地面不動的人造地球衛(wèi)星，則下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)案當堂2】A.它可以在地面上任一點的正上方，且離地心的距離可按需要選擇不同的值B.它可以在地面上任一點的正上方，但離地心的距離是一定值C.它只能在赤道正上方，但離地心的距離可按需要選擇不同的值D.它只能在赤道的正上方，且離地心的距離時一定的

2、我國發(fā)射的繞月運行的探月衛(wèi)星“嫦娥一號”，該衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面，