物理人教版（2019）必修第二册第七章万有引力与宇宙航行专题：分析解决双星、多星问题（共17张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第二册第七章万有引力与宇宙航行专题：分析解决双星、多星问题（共17张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 17.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-11-05 08:52:40 | ||
图片预览
文档简介
(共17张PPT)
万有引力与航天
分析解决双星，多星问题
神奇的黑洞是近代力学理论所预言的一种特殊天体，北京时间2019年4月10日，包括中国在内全球多地天文学家公布首张黑洞真容，科学家探索黑洞方案之一就是观察双星系统运动规律。
什么是双星系统呢？它们是怎样运动的呢？
双星系统：两个恒星绕同一个点做圆周运动。
任务：
1.仔细观察双星系统模型，指出向心力的来源，计算双星轨道的半径之比，线速度之比和向心加速度之比。
2.讨论拓展分布均匀的三个地球同步地球卫星，假设地球周期可以减小，试求出此时三个地球同步卫星在保持能互相通信的条件下，求出此时卫星最小周期。
3.讨论第一宇宙速度，第二宇宙速度，第三宇宙速度的意义，怎样求得第一宇宙速度的？
4.根据所学知识，讨论怎样发射地球同步卫星。
多星模型
活动三：探究卫星变轨和多星模型
拓展提升：利用三颗位置分布均匀的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为多少小时？
二、多星模型
活动三：探究卫星变轨和多星模型
牛顿设想：
铅球是这样成为人造卫星的
思考问题：
思考问题：
5.在什么情况下铅球才会稳定的围绕地
球做圆周运动？
注意：F万=F向，铅球才不会掉回地面
从而做稳定的圆周运动
1.图中，最终铅球绕地球在做什么运动？
2.是什么力提供它做圆周运动的向心力？
3.如果F万>F向，铅球会如何运动？
4.如果F万铅球的速度应该多大呢？？？
【科学足迹】
(1)若已知G=6.67×10-11 N·m2/kg2 , 地球质量M=5.98×1024 kg, 地球半径R=6400 km, 铅球以多大的速度才能绕地球表面运动成为地球的一颗卫星
(2)若地球质量未知,而知道地球表面处的重力加速度和地球半径,如何求得这个速度 请自主推导并得出这个速度的表达式。
铅球的速度应该多大呢？？？
[科学推理与论证]
注意：上式对其它天体也适用，R为天体半径， M为天体质量，g为天体
表面的重力加度，G为引力常量。
1.第一宇宙速度：
v1=
宇宙速度：
a.是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度
b.是在地面附近发射人造地球卫星的最小发射速度
（1）第一宇宙速度的物理意义：
（2）区分人造卫星的发射速度与运行速度
若发射速度大于7.9km/s，卫星的运动将会怎样呢？？？
[思考讨论]
当发射速度
7.9km/s卫星将沿椭圆轨道运动。
第二宇宙速度
（ ）
第三宇宙速度
（ ）
v2=11.2km/s
v3=16.7km/s
2.认识3个宇宙速度的意义
定义 大小
第一宇宙速度 （环绕速度） 是卫星在 附近（h R）绕地球做 的速度。
第二宇宙速度 （脱离速度） 使物体挣脱 的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最 发射速度，
第三宇宙速度 （逃逸速度） 使物体挣脱 束缚的最 发射速度
v2=11.2km/s
v1=7.9km/s
v3=16.7km/s
地面
匀速圆周运动
地球
小
太阳
小
卫星变轨
问题：同步卫星距地面h =5.6R，怎样发射同步卫星？？？？
卫星变轨
轨道1
轨道2
轨道3
P
Q
①卫星在轨道2上经过P点的加速度与
卫星在 轨道3上经过P点的加速度大小
关系？
②卫星在轨道1上经过Q点的速度与卫星
在轨 道2上经过P点的速度大小关系？
由轨道1变到轨道2：在Q点喷火加速
由轨道2变到轨道3：在P点喷火加速
[思考与讨论]
M，r同，a同
v1Q＜ v2Q
活动三：探究卫星变轨和多星模型
万有引力与航天
分析解决双星，多星问题
神奇的黑洞是近代力学理论所预言的一种特殊天体，北京时间2019年4月10日，包括中国在内全球多地天文学家公布首张黑洞真容，科学家探索黑洞方案之一就是观察双星系统运动规律。
什么是双星系统呢？它们是怎样运动的呢？
双星系统：两个恒星绕同一个点做圆周运动。
任务：
1.仔细观察双星系统模型，指出向心力的来源，计算双星轨道的半径之比，线速度之比和向心加速度之比。
2.讨论拓展分布均匀的三个地球同步地球卫星，假设地球周期可以减小，试求出此时三个地球同步卫星在保持能互相通信的条件下，求出此时卫星最小周期。
3.讨论第一宇宙速度，第二宇宙速度，第三宇宙速度的意义，怎样求得第一宇宙速度的？
4.根据所学知识，讨论怎样发射地球同步卫星。
多星模型
活动三：探究卫星变轨和多星模型
拓展提升：利用三颗位置分布均匀的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为多少小时？
二、多星模型
活动三：探究卫星变轨和多星模型
牛顿设想：
铅球是这样成为人造卫星的
思考问题：
思考问题：
5.在什么情况下铅球才会稳定的围绕地
球做圆周运动？
注意：F万=F向，铅球才不会掉回地面
从而做稳定的圆周运动
1.图中，最终铅球绕地球在做什么运动？
2.是什么力提供它做圆周运动的向心力？
3.如果F万>F向，铅球会如何运动？
4.如果F万
【科学足迹】
(1)若已知G=6.67×10-11 N·m2/kg2 , 地球质量M=5.98×1024 kg, 地球半径R=6400 km, 铅球以多大的速度才能绕地球表面运动成为地球的一颗卫星
(2)若地球质量未知,而知道地球表面处的重力加速度和地球半径,如何求得这个速度 请自主推导并得出这个速度的表达式。
铅球的速度应该多大呢？？？
[科学推理与论证]
注意：上式对其它天体也适用，R为天体半径， M为天体质量，g为天体
表面的重力加度，G为引力常量。
1.第一宇宙速度：
v1=
宇宙速度：
a.是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度
b.是在地面附近发射人造地球卫星的最小发射速度
（1）第一宇宙速度的物理意义：
（2）区分人造卫星的发射速度与运行速度
若发射速度大于7.9km/s，卫星的运动将会怎样呢？？？
[思考讨论]
当发射速度
7.9km/s
第二宇宙速度
（ ）
第三宇宙速度
（ ）
v2=11.2km/s
v3=16.7km/s
2.认识3个宇宙速度的意义
定义 大小
第一宇宙速度 （环绕速度） 是卫星在 附近（h R）绕地球做 的速度。
第二宇宙速度 （脱离速度） 使物体挣脱 的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最 发射速度，
第三宇宙速度 （逃逸速度） 使物体挣脱 束缚的最 发射速度
v2=11.2km/s
v1=7.9km/s
v3=16.7km/s
地面
匀速圆周运动
地球
小
太阳
小
卫星变轨
问题：同步卫星距地面h =5.6R，怎样发射同步卫星？？？？
卫星变轨
轨道1
轨道2
轨道3
P
Q
①卫星在轨道2上经过P点的加速度与
卫星在 轨道3上经过P点的加速度大小
关系？
②卫星在轨道1上经过Q点的速度与卫星
在轨 道2上经过P点的速度大小关系？
由轨道1变到轨道2：在Q点喷火加速
由轨道2变到轨道3：在P点喷火加速
[思考与讨论]
M，r同，a同
v1Q＜ v2Q
活动三：探究卫星变轨和多星模型