人教版高中物理必修二第六章第五节-宇宙航行课件.ppt

1、中国人的飞天梦中国人的飞天梦外国人的外国人的“飞天飞天”梦梦0vABCD让物体做平抛运动初速度逐渐增大让物体做平抛运动初速度逐渐增大O问问题题情情境境通过观看动画回答下列问题：通过观看动画回答下列问题：1、平抛物体速度逐渐增大，物体的落地点怎样变平抛物体速度逐渐增大，物体的落地点怎样变化？化？2、在速度足够大的情况下，运动通过的地面还是在速度足够大的情况下，运动通过的地面还是水平的吗？水平的吗？3、若抛出物体的水平初速度足够大若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会怎物体将会怎样样?试大胆猜想。试大胆猜想。越来越远越来越远物体不再落回地面，而成为一颗绕地球运转的卫星。物体不再落回地面，而成为一颗

2、绕地球运转的卫星。不是不是 从高山上水平抛出物体，速度越大，落地点离山脚越远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗永远绕地球运动的人造卫星。人造卫星人造卫星 人造卫星所需的向心力由地球的万有引力提供。人造卫星所需的向心力由地球的万有引力提供。rR 设地球和卫星的质量分别为设地球和卫星的质量分别为M M和和m m,卫星到地心的距离为卫星到地心的距离为r r,万万有引力常量为有引力常量为G.G.求：卫星绕行求：卫星绕行的线速度的线速度v？vF引引 由于卫星绕地球做圆周运动所需向心力由万有引力由于卫星绕地球做圆周运动所需向心力由万有引力提供，所以提

3、供，所以rmvrGMm22rGMv 卫星离地心越近，它的环绕速度就越大卫星离地心越近，它的环绕速度就越大合作探究1123思考：思考：如果如果1 1号卫星正好在地球表面附近做匀速圆周号卫星正好在地球表面附近做匀速圆周运 动，环 绕 速 度 是 多 大？运 动，环 绕 速 度 是 多 大？(设 地 球 质 量 为设 地 球 质 量 为M=5.M=5.989810102424kg,kg,地球半径地球半径R=R=64006400kmkm，万有引力常量，万有引力常量G=6.67G=6.671010-11-11NmNm2 2/kg/kg2 2)22M mVGmRR=7.9km/G MvsR=R人造地球卫星

4、在地面附近绕地人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫球做匀速圆周运动的速度，叫做做第一宇宙速度第一宇宙速度。若以第一宇宙若以第一宇宙速度速度发射一个物发射一个物体，它将在贴着地球表面的轨体，它将在贴着地球表面的轨道做匀速圆周运动。道做匀速圆周运动。（1 1）第一宇宙速度第一宇宙速度（谐音：吃点酒）一、三种宇宙速度一、三种宇宙速度 v1=7.9km/s=7.9km/s （地面附近、匀速圆周运动地面附近、匀速圆周运动）第一宇宙速度的另一表达式为第一宇宙速度的另一表达式为:若已知地球表面重力加速度若已知地球表面重力加速度g=9.8m/sg=9.8m/s2 2，地球的半，地球的半径径R

5、R取取6400km6400km，而地球质量，而地球质量M M 未知未知,请计算求得第请计算求得第一宇宙速度一宇宙速度?合作探究2R7.9/vgkms2vm gmR总结：推导第一宇宙速度的两种方法总结：推导第一宇宙速度的两种方法方法一：万有引力提方法一：万有引力提供物体作圆周运动的供物体作圆周运动的向心力向心力方法二：在地面附近，方法二：在地面附近，重力提供物体作圆周重力提供物体作圆周运动的向心力运动的向心力22M mVGmRR=7.9km/G MvsR=2vm gmRR7.9/vgkms解：设地球质量为解：设地球质量为M M，地球半径为，地球半径为R R，地球的第一宇宙速度为，地球的第一宇宙速

6、度为v，月球的质量为，月球的质量为M M1 1,月球的半径为月球的半径为R R1 1,月球的第一宇宙速度为月球的第一宇宙速度为v1 1v=7.9Km/sRGMRMG4181192=1.76Km/sRGM物体在月球表面附近做匀速圆周运动仍然有物体在月球表面附近做匀速圆周运动仍然有121211RmvRmGM得得v1=11RGM合作探究合作探究3 3 月球的质量约为地球的月球的质量约为地球的1/81,1/81,半径约为地球半径约为地球半径的半径的1/4,1/4,地球的第一宇宙速度为地球的第一宇宙速度为7.9km/s,7.9km/s,则月球的第一则月球的第一宇宙速度约为多少宇宙速度约为多少?当发射的速

7、度等于或大于当发射的速度等于或大于11.2km/s11.2km/s时，物体就时，物体就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。我们把会脱离地球的引力，不再绕地球运行。我们把这个速度叫这个速度叫第二宇宙速度第二宇宙速度。思考：思考：若发射速度大于若发射速度大于7.9km/s，物体将怎样运动？，物体将怎样运动？一、三种宇宙速度一、三种宇宙速度（2 2）第二宇宙速度（脱离速度）第二宇宙速度（脱离速度）如果发射的速度等于或大于如果发射的速度等于或大于16.7km/s16.7km/s，物体就可以摆脱太阳，物体就可以摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。我们把这个速引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间

8、去。我们把这个速度叫度叫第三宇宙速度第三宇宙速度。一、三种宇宙速度一、三种宇宙速度（3 3）第三宇宙速度（逃逸速度）第三宇宙速度（逃逸速度）发射发射“旅行者旅行者”宇宙探宇宙探测器需要探测器的速度测器需要探测器的速度大于等于第三宇宙速度大于等于第三宇宙速度第二宇宙速度第二宇宙速度:物体克服地球引力物体克服地球引力,永远脱离地球永远脱离地球的速度的速度第三宇宙速度第三宇宙速度:物体挣脱太阳引力物体挣脱太阳引力,飞出太阳系的飞出太阳系的速度速度.（逃逸速度）（逃逸速度）11.2 km/s V 7.9 km/sV=16.7 km/sV=11.2 km/sV=7.9km/s绕地球运动的轨迹就不再是圆，

9、而是椭圆第一宇宙速度第一宇宙速度:物体在地表附近绕地球做物体在地表附近绕地球做匀速圆周运动的速度匀速圆周运动的速度.（不同天体有各自的第一宇宙速度，如果卫星的发射速度小（不同天体有各自的第一宇宙速度，如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度，卫星将落回地面）于第一宇宙速度，卫星将落回地面）探究：将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，你能推出卫星环绕速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系吗？123422323222()2nnvG MmvrrG MmrM mrGrrmrTTG MG Mm aarr越大（高），v越小r越大，越小r越大，T越大r越大，an越小思考：第一宇宙速度是卫星绕地球做圆

10、周运动的最大速度还是思考：第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大速度还是最小速度？最小速度？r最小，是最大环绕速度。v环绕环绕v发射发射思考：第一宇宙速度是发射卫星的最大速度还思考：第一宇宙速度是发射卫星的最大速度还是最小速度？是最小速度？r r最小，是最小发射速度。最小，是最小发射速度。归纳：第一宇宙速度是卫星的归纳：第一宇宙速度是卫星的最小发射速度最小发射速度，也是也是最大环绕速度最大环绕速度。1957年，前苏联成功发射人类的第一颗人造卫星1970年，“东方红一号”人造卫星发射 成功。这是中国发射的第一颗人造卫星2003年，神舟五号载人飞船发射成功：圆了中国人的飞天梦神舟六号发射成功：中国人开始真正尝试太空生活神舟七号发射成功：中国人开始第一次太空行走嫦娥一号、二号发射成功：中国开展绕月、探月工程天宫一号发射成功：中国人开始建立太空空间站工程神舟八号、九号、十号与天宫一号对接成功神舟八号、九号、十号与天宫一号对接成功随着科学技术的发展，我们的梦想逐渐成真，我们探测太空的脚步会越走越快，越走越远。也许有一天我们也能到其它星球旅游定居。这些梦想的实现有赖以我们今天的努力学习。