-1新能源汽車概論課件-第一章緒論

第七章萬(wàn)有引力與宇宙航行第七章萬(wàn)有引力與宇宙航行1學(xué)習(xí)目標(biāo)1.結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)和萬(wàn)有引力定律,理解第一宇宙速度,了解第二宇宙速度和第三宇宙速度,會(huì)計(jì)算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度,培養(yǎng)應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力.2.通過(guò)分析人造衛(wèi)星的運(yùn)行特點(diǎn),理解近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和其他衛(wèi)星的區(qū)別.建構(gòu)人造衛(wèi)星發(fā)射和運(yùn)行的空間模型,會(huì)分析衛(wèi)星變軌問(wèn)題,理解天體運(yùn)動(dòng)中的能量觀.3.通過(guò)了解宇宙航行的歷程和進(jìn)展,以及我國(guó)在衛(wèi)星發(fā)射和載人航天取得的成就,感受人類對(duì)客觀世界不斷探索的精神和情感.4宇宙航行學(xué)習(xí)目標(biāo)1.結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)和萬(wàn)有引力定律,理解第一宇2知識(shí)點(diǎn)一

宇宙速度答案:當(dāng)拋出速度較小時(shí),物體做平拋運(yùn)動(dòng).當(dāng)拋出速度足夠大時(shí),物體不再落回地面,而是環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng).1.牛頓曾設(shè)想:從高山上水平拋出一個(gè)物體,當(dāng)拋出的速度足夠大時(shí),物體就不會(huì)落回地面,將成為環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星,如圖所示.據(jù)此思考以下問(wèn)題:(1)當(dāng)拋出速度較小時(shí),物體做什么運(yùn)動(dòng)?當(dāng)拋出速度足夠大物體不落回地面時(shí),物體做什么運(yùn)動(dòng)?知識(shí)點(diǎn)一宇宙速度答案:當(dāng)拋出速度較小時(shí),物體做平拋運(yùn)動(dòng).3(2)物體繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由什么力來(lái)提供?是否需要考慮太陽(yáng)對(duì)它的引力?答案:由地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力提供.不需要.(3)試推導(dǎo)物體緊貼地面圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小.已知地球半徑R=6400km,地球質(zhì)量m地=5.98×1024kg,引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2.

(2)物體繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由什么力來(lái)提供?是否需要考42.閱讀教材第59~60頁(yè),完成下列問(wèn)題.(1)第一宇宙速度:v=

,在地面附近發(fā)射飛行器,如果速度大于第一宇宙速度而小于11.2km/s,它會(huì)

.

.

(2)第二宇宙速度:v=

,當(dāng)飛行器的速度等于或者大于第二宇宙速度時(shí),它會(huì)掙脫地球的束縛,成為繞

運(yùn)行的人造行星.

(3)第三宇宙速度:v=

,使衛(wèi)星掙脫

束縛的最小發(fā)射速度,也稱為逃逸速度.

7.9km/s繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng)11.2km/s太陽(yáng)16.7km/s太陽(yáng)2.閱讀教材第59~60頁(yè),完成下列問(wèn)題.7.9km/s繞5知識(shí)點(diǎn)二人造地球衛(wèi)星迄今為止,人類已經(jīng)發(fā)射了數(shù)千顆人造地球衛(wèi)星,目前在軌有效運(yùn)行的衛(wèi)星有上千顆,其中的通信、導(dǎo)航、氣象等衛(wèi)星已極大地改變了人類的生活.閱讀教材第60~61頁(yè),完成下列問(wèn)題.1.

年10月4日,世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功.2.1970年4月24日,我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星——

(名稱)發(fā)射成功,開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)航天史的新紀(jì)元.3.為我國(guó)航天事業(yè)作出特殊貢獻(xiàn),被譽(yù)為“中國(guó)航天之父”的科學(xué)家是

.4.地球同步衛(wèi)星位于赤道上方高度約

處,因相對(duì)地面靜止,也稱靜止衛(wèi)星.地球同步衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向

(選填“相同”或“不相同”),周期與地球自轉(zhuǎn)周期

.(選填“相同”或“不相同”).

1957東方紅1號(hào)錢學(xué)森36000km相同相同知識(shí)點(diǎn)二人造地球衛(wèi)星迄今為止,人類已經(jīng)發(fā)射了數(shù)千顆人造地球6知識(shí)點(diǎn)三載人航天與太空探索人類一直有“飛天”的夢(mèng)想,萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn),不僅破解了天上行星的運(yùn)行規(guī)律,也為人類開(kāi)辟了上天的理論之路.閱讀教材第61~62頁(yè)內(nèi)容,完成下列問(wèn)題.1.1961年4月12日,蘇聯(lián)航天員

進(jìn)入“東方一號(hào)”載人飛船,飛船繞地球飛行一圈,然后安全降落在地面,鑄就了人類首次進(jìn)入太空的豐碑.2.1969年7月16日,運(yùn)載“

”飛船的“土星5號(hào)”火箭點(diǎn)火升空,7月20日下午飛船登上月球.3.2003年10月15日9時(shí),我國(guó)“

”宇宙飛船把中國(guó)第一位航天員

送入太空,截至2017年底,我國(guó)已將

名(14人次)航天員送入太空.加加林阿波羅11號(hào)神舟五號(hào)楊利偉11知識(shí)點(diǎn)三載人航天與太空探索人類一直有“飛天”的夢(mèng)想,萬(wàn)有引7單擺模型的應(yīng)用(1)明確研究對(duì)象，確定系統(tǒng)的組成(系統(tǒng)包括哪幾個(gè)物體及研究的過(guò)程)；電路圖易發(fā)生衍射 無(wú)線電技術(shù)⑥繞行方向一定：與地球自轉(zhuǎn)的方向一致．①若三力平衡，一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)．(1)自然光通過(guò)起偏器：通過(guò)兩個(gè)共軸的偏振片觀察自然光，第一個(gè)偏振片的作用是把自然光變成偏振光，叫起偏器．第二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否為偏振光，叫檢偏器．(1)做平拋(或類平拋)運(yùn)動(dòng)的物體任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度的反向延長(zhǎng)線一定通過(guò)此時(shí)水平位移的中點(diǎn)，如圖乙中A點(diǎn)和B點(diǎn)所示．對(duì)應(yīng)力3．極地衛(wèi)星、近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星(3)根據(jù)力的平衡條件或牛頓第二定律列方程求解．2．自然光：太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包括在垂直于傳播方向上沿各個(gè)方向振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫做自然光．相位 ωt＋φ 描述質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻所處的不同狀態(tài)一、動(dòng)量動(dòng)量定理(3)規(guī)定正方向．公式中的l為有效切割長(zhǎng)度，即導(dǎo)體與v垂直的方向上的投影長(zhǎng)度．例如，求下圖中MN兩點(diǎn)間的電動(dòng)勢(shì)時(shí)，有效長(zhǎng)度分別為1．自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振的關(guān)系比較小試身手判斷下列說(shuō)法的正誤并和同學(xué)交流(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”).1.第一宇宙速度是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度.(

)2.人造地球衛(wèi)星的最小繞行速度是7.9km/s.(

)3.如果在地面發(fā)射衛(wèi)星的速度大于11.2km/s,衛(wèi)星會(huì)永遠(yuǎn)離開(kāi)地球.(

)4.要發(fā)射一顆人造月球衛(wèi)星,在地面的發(fā)射速度應(yīng)大于16.7km/s.(

)5.繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的速度可以是10km/s.(

)6.無(wú)論從哪個(gè)星球上發(fā)射衛(wèi)星,發(fā)射速度都要大于7.9km/s.(

)√××××√單擺模型的應(yīng)用小試身手判斷下列說(shuō)法的正誤并和同學(xué)交流(正確的8探究一

宇宙速度問(wèn)題情境已知地球的質(zhì)量為m地=5.98×1024kg,近地衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑等于地球半徑r=R=6.4×106m,地球表面附近的重力加速度g取9.8m/s2.請(qǐng)用兩種方法推導(dǎo)地球的第一宇宙速度,并比較兩種方法計(jì)算的結(jié)果.

探究一宇宙速度問(wèn)題情境已知地球的質(zhì)量為m地=5.98×1092.如圖所示,地球的兩顆衛(wèi)星均繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng).

(1)環(huán)繞速度是衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度.試比較P、Q兩顆衛(wèi)星環(huán)繞速度的大小,并與第一宇宙速度做比較.2.如圖所示,地球的兩顆衛(wèi)星均繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng).

(1)10(2)發(fā)射速度是衛(wèi)星在地面附近離開(kāi)發(fā)射裝置的初速度,一旦發(fā)射后再無(wú)能量補(bǔ)充.試比較發(fā)射P、Q兩顆衛(wèi)星需要的發(fā)射速度哪個(gè)大,并與第一宇宙速度比較.答案:因?yàn)榘l(fā)射衛(wèi)星要克服地球?qū)λ囊ψ龉?向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星需要的能量大,所以發(fā)射衛(wèi)星Q需要的發(fā)射速度更大.由于近地軌道最低,其需要的發(fā)射速度最小,故P、Q的發(fā)射速度均大于第一宇宙速度,第一宇宙速度是地球衛(wèi)星最小的發(fā)射速度.(2)發(fā)射速度是衛(wèi)星在地面附近離開(kāi)發(fā)射裝置的初速度,一旦發(fā)射113.不同天體的第一宇宙速度大小是否相等?第一宇宙速度的決定因素是什么?

3.不同天體的第一宇宙速度大小是否相等?第一宇宙速度的決定因12過(guò)程建構(gòu)1.第一宇宙速度(又叫環(huán)繞速度).v1=7.9km/s,就是近地衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度,也是衛(wèi)星的最小發(fā)射速度.計(jì)算方法如下:方法一方法二任何天體都有自己的第一宇宙速度.過(guò)程建構(gòu)1.第一宇宙速度(又叫環(huán)繞速度).方法一方法二任何天132.第二宇宙速度(又叫脫離速度).v2=11.2km/s,就是衛(wèi)星掙脫地球的引力需要的最小發(fā)射速度.當(dāng)7.9km/s≤v發(fā)<11.2km/s時(shí),衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng),且發(fā)射速度越大,衛(wèi)星的軌道越高,繞行速度越小.3.第三宇宙速度(又叫逃逸速度).v3=16.7km/s,當(dāng)11.2km/s≤v發(fā)<16.7km/s時(shí),衛(wèi)星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn),成為太陽(yáng)系的一顆“小行星”.4.所有的人造地球衛(wèi)星都滿足7.9km/s≤v發(fā)<11.2km/s,v環(huán)≤7.9km/s.2.第二宇宙速度(又叫脫離速度).14(2)再進(jìn)行“路”的分析——分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串、并聯(lián)關(guān)系，求出相關(guān)部分的電流大小，以便求解安培力；(3)周期公式：T＝2πrv＝2πmqB；f＝1T＝Bq2πm；ω＝2πT＝2πf＝Bqm.2．掌握螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的使用和讀數(shù)方法．直接用W＝Flcosα計(jì)算．不論物體做直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，上式均適用．1．動(dòng)量定理不僅適用于恒定的力，也適用于隨時(shí)間變化的力．這種情況下，動(dòng)量定理中的力F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值．電動(dòng)勢(shì) e＝Emsinωt若人船系統(tǒng)在全過(guò)程中動(dòng)量守恒，則這一系統(tǒng)在全過(guò)程中的平均動(dòng)量也守恒．如果系統(tǒng)由兩個(gè)物體組成，且相互作用前均靜止，相互作用后均發(fā)生運(yùn)動(dòng)，則由m1v1＝－m2v2得m1x1＝－m2x2.該式的適用條件是：1．常見(jiàn)的兩種表述波譜 頻率此種方法一般適用于求矢量極值問(wèn)題，如動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題，運(yùn)動(dòng)的合成問(wèn)題，都是應(yīng)用點(diǎn)到直線的距離最短求最小值．1．測(cè)量直徑應(yīng)在導(dǎo)線連入電路前進(jìn)行，測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度，應(yīng)在連入電路后拉直的情況下進(jìn)行．(3)渡河時(shí)間只與垂直河岸的船的分速度有關(guān)，與水流速度無(wú)關(guān)．(2)對(duì)于0～15V量程的電壓表，精確度是0.5V，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，即讀到0.1V.(1)極地衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)每圈都經(jīng)過(guò)南北兩極，由于地球自轉(zhuǎn)，極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋．【典例1】某人在一星球上以速率v豎直上拋一物體,經(jīng)時(shí)間t后,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.[學(xué)會(huì)審題](1)在星球表面附近有F萬(wàn)=G.(2)由拋體運(yùn)動(dòng)速度對(duì)稱性求g.(2)再進(jìn)行“路”的分析——分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串、并聯(lián)關(guān)系，15

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17探究二人造地球衛(wèi)星問(wèn)題情境在地球的周圍,有許多衛(wèi)星在不同的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動(dòng),如圖所示.甲乙1.這些衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的向心力都是由什么力提供的?這些衛(wèi)星的軌道平面有什么特點(diǎn)?答案:衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的向心力由地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力提供,所有衛(wèi)星的軌道平面都經(jīng)過(guò)地心.探究二人造地球衛(wèi)星問(wèn)題情境在地球的周圍,有許多衛(wèi)星在不同的182.這些衛(wèi)星的線速度、角速度、周期跟什么因素有關(guān)呢?

2.這些衛(wèi)星的線速度、角速度、周期跟什么因素有關(guān)呢?

193.為什么發(fā)射速度越大,運(yùn)行速度反而更小呢?這是否違反了能量守恒定律?

3.為什么發(fā)射速度越大,運(yùn)行速度反而更小呢?這是否違反了能量20過(guò)程建構(gòu)1.地球人造衛(wèi)星軌道特點(diǎn).人造衛(wèi)星的軌道可以是橢圓軌道,也可以是圓軌道.圓軌道的圓心都在地心,橢圓軌道其中一個(gè)焦點(diǎn)在地心.2.三類人造地球衛(wèi)星軌道.(1)赤道軌道:衛(wèi)星軌道在赤道平面,衛(wèi)星始終處于赤道上方.(2)極地軌道:衛(wèi)星軌道平面與赤道平面垂直,衛(wèi)星通過(guò)兩極上空.(3)一般軌道:衛(wèi)星軌道和赤道成任一角度.過(guò)程建構(gòu)1.地球人造衛(wèi)星軌道特點(diǎn).21【典例2】圖中所示的軌道不可能是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道的是(

)A.1

B.2

C.3

D.4解析:1是赤道軌道,2是極地軌道,3是一般軌道,4的圓心不在地心上,故4不可能是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道.答案:D【典例2】圖中所示的軌道不可能是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道的是(22探究三地球同步衛(wèi)星問(wèn)題情境地球同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地面靜止的人造衛(wèi)星,又叫作通信衛(wèi)星,地球上空分布著許多的同步衛(wèi)星,如圖所示.在地面上的人看來(lái),它們始終靜止不動(dòng).甲乙探究三地球同步衛(wèi)星問(wèn)題情境地球同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地面靜止的231.這些同步衛(wèi)星是否真的靜止不動(dòng)呢?答案:這些地球同步衛(wèi)星都在繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),且轉(zhuǎn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同,周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同,所以相對(duì)地球靜止.2.這些同步衛(wèi)星有什么共同的特點(diǎn)呢?

1.這些同步衛(wèi)星是否真的靜止不動(dòng)呢?答案:這些地球同步衛(wèi)星都24過(guò)程建構(gòu)同步衛(wèi)星的特點(diǎn)——六個(gè)“一定”.過(guò)程建構(gòu)同步衛(wèi)星的特點(diǎn)——六個(gè)“一定”.25

26

答案:AC

答案:AC27赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的比較比較項(xiàng)是不是衛(wèi)星向心力情況軌道半徑周期線速度赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體不是萬(wàn)有引力的一部分提供向心力地球半徑24h約0.47km/s近地衛(wèi)星是萬(wàn)有引力全部提供向心力

地球半徑85min7.9km/s同步衛(wèi)星是萬(wàn)有引力全部提供向心力

約4.2×104km24h3.1km/s赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的比較比較項(xiàng)是不是28課堂評(píng)價(jià)答案:CD1.(多選)下列關(guān)于三種宇宙速度的說(shuō)法正確的是 (

)A.第一宇宙速度v1=7.9km/s,第二宇宙速度v2=11.2km/s,人造衛(wèi)星繞地球在圓軌道上運(yùn)行時(shí)的速度大于等于v1,小于v2B.美國(guó)發(fā)射的鳳凰號(hào)火星探測(cè)衛(wèi)星,其發(fā)射速度大于第三宇宙速度C.第二宇宙速度是在地面附近使物體可以掙脫地球引力束縛,成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造小行星的最小發(fā)射速度D.第一宇宙速度7.9km/s是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大運(yùn)行速度課堂評(píng)價(jià)答案:CD1.(多選)下列關(guān)于三種宇宙速度的說(shuō)法正確29答案:A2.已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍,地球的半徑約為火星半徑的2倍,地球的第一宇宙速度為7.9km/s,則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率約為(

)A.3.5km/s B.5.0km/sC.17.7km/s D.35.2km/s答案:A2.已知地球的質(zhì)量