高中物理（人教必修二）课件：第六章 第五节《宇宙航行》（共49张PPT）

课件49张PPT。《宇宙航行》 【问题】抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星月亮没有落下来必须具备什么条件？ 【问题】抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星月亮没有落下来必须具备什么条件？ 抛出的速度v越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？ 牛顿的思考与设想：牛顿人造卫星原理图 【探究问题一】以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？ (已知G=6.67×10-11Nm2/kg2, 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km) 法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力 【探究问题一】以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？ (已知G=6.67×10-11Nm2/kg2, 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km) 法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力 【探究问题一】以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？ (已知G=6.67×10-11Nm2/kg2, 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km) 法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力 【探究问题一】以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？ (若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km) (已知G=6.67×10-11Nm2/kg2, 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km) 法二：重力提供物体作圆周运动的向心力法二：重力提供物体作圆周运动的向心力一、宇宙速度1. 第一宇宙速度 v1=7.9km/s 它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速 圆周运动所必须具备的速度． (1)如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；说 明： (1)如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；
(2)等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；说 明： (1)如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；
(2)等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；
(3)如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点． 说 明：v2=11.2 km/s2. 第二宇宙速度 这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度．v2=11.2 km/s2. 第二宇宙速度 这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度．
如果人造天体的速度大于11.2km/s而小于16.7km/s，则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点．3. 第三宇宙速度v3=16.7km/s3. 第三宇宙速度v3=16.7km/s3. 第三宇宙速度 这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．v3=16.7km/s3. 第三宇宙速度 这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．
如果人造天体具有这样的速度，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了．【探究问题二】 (1)如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？【探究问题二】 (1)如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？ 提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心【探究问题二】 (1)如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？ 提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心 (2)这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和地球自转同步？ 已知地球的半径是6400km，地球自转的周期24h，地球质量5.89×1024kg, 引力常量
G=6.67×10-11Nm2/kg2, 若要发射一颗地球同步卫星，试求： (1)地球同步卫星的离地面高度h. (2)地球同步卫星的环绕速度v.练习： 结论： 地球同步卫星必须发射在赤道正上方的固定高度，并且以固定的速度环绕地球做圆周运动。 已知地球的半径是6400km，地球自转的周期24h，地球质量5.89×1024kg, 引力常量
G=6.67×10-11Nm2/kg2, 若要发射一颗地球同步卫星，试求： (1)地球同步卫星的离地面高度h. (2)地球同步卫星的环绕速度v.练习： 二、人造卫星的发射速度和运行速度 发射速度与运行速度是两个不同的概念． 二、人造卫星的发射速度和运行速度 发射速度与运行速度是两个不同的概念． (1)发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道． 二、人造卫星的发射速度和运行速度 发射速度与运行速度是两个不同的概念． (1)发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道． (2)环绕速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度．当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度. 二、人造卫星的发射速度和运行速度 发射速度与运行速度是两个不同的概念．注意: 卫星的实际环绕速度一定小于发射速度. (1)发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道． (2)环绕速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度．当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度. (1)将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易？为什么？学生思考 (1)将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易？为什么？ (2)所需要的发射速度，哪一个更大？为什么？学生思考 (3)发射速度和卫星绕地旋转的速度是不是同一速度？发射速度大说明什么？卫星运转速度大又说明什么？ (1)将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易？为什么？ (2)所需要的发射速度，哪一个更大？为什么？学生思考第一宇宙速度是最大速度还是最小的速度?【探究问题三】第一宇宙速度是最大速度还是最小的速度?提示：
同步卫星速度: v=3.1km/s＜v1=7.9km/s【探究问题三】第一宇宙速度是最大速度还是最小的速度?提示：
同步卫星速度: v=3.1km/s＜v1=7.9km/s　　第一宇宙速度是最小的发射速度, 也是最大的环绕速度结论:【探究问题三】 线速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系：练习： 线速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系：练习： 线速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系：练习： 线速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系：练习： 线速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系：练习：「思考」对于绕地球运动的人造卫星：
（1）离地面越高，向心力越__________
（2）离地面越高，线速度越__________
（3）离地面越高，周期越____________
（4）离地面越高，角速度越__________
（5）离地面越高，向心加速度越______小「思考」对于绕地球运动的人造卫星：
（1）离地面越高，向心力越__________
（2）离地面越高，线速度越__________
（3）离地面越高，周期越____________
（4）离地面越高，角速度越__________
（5）离地面越高，向心加速度越______小小「思考」对于绕地球运动的人造卫星：
（1）离地面越高，向心力越__________
（2）离地面越高，线速度越__________
（3）离地面越高，周期越____________
（4）离地面越高，角速度越__________
（5）离地面越高，向心加速度越______小大小「思考」对于绕地球运动的人造卫星：
（1）离地面越高，向心力越__________
（2）离地面越高，线速度越__________
（3）离地面越高，周期越____________
（4）离地面越高，角速度越__________
（5）离地面越高，向心加速度越______小大小小「思考」对于绕地球运动的人造卫星：
（1）离地面越高，向心力越__________
（2）离地面越高，线速度越__________
（3）离地面越高，周期越____________
（4）离地面越高，角速度越__________
（5）离地面越高，向心加速度越______小大小小小「思考」对于绕地球运动的人造卫星：
（1）离地面越高，向心力越__________
（2）离地面越高，线速度越__________
（3）离地面越高，周期越____________
（4）离地面越高，角速度越__________
（5）离地面越高，向心加速度越______ 练习： 能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？一、卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向 心力由万有引力提供:二、三种宇宙速度：一、卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向 心力由万有引力提供:v1=7.9km/s．（会推导）v2=11.2 km/s 　　 v3=16.7 km/s