人教版高中物理必修二6.5-宇宙航行公开课教学课件共38张PPT.ppt

1、 学习目标学习目标：1.1.了解牛顿关于人造地球卫星的最初构想。了解牛顿关于人造地球卫星的最初构想。3.3.知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。宇宙速度。4.4.通过实例，了解人类对太空的探索历程，感受通过实例，了解人类对太空的探索历程，感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。人类对客观世界不断探究的精神和情感。2.2.会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。水平抛出的物体速度越来越大，水平抛出的物体速度越来越大，会发生什么现象？会发生什么现象？探究问题探究问题1 1：Main Ideav平抛平抛人

2、造地球卫星人造地球卫星增大增大一、牛顿的设想一、牛顿的设想 探究问题探究问题2 2：我们要以多大的速度抛出一个物体，物体才会我们要以多大的速度抛出一个物体，物体才会在在地面附近地面附近绕地球运动不落下来？绕地球运动不落下来？探究时注意思考以下几个问题：探究时注意思考以下几个问题：1.我们的研究对象做什么运动？我们的研究对象做什么运动？2.轨道半径是多少？轨道半径是多少？3.谁来提供向心力？谁来提供向心力？4.要求该速度需要知道哪些物理量？要求该速度需要知道哪些物理量？探究一探究一 已知：地球的质量已知：地球的质量为为M=5.981024kg，地球的地球的半径半径R=6400km，引力常量引力常

3、量G=6.6710-11Nm2kg-2，探究：探究：物体在地球表面附近物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度。做匀速圆周运动的线速度。探究二探究二 已知：地球表面已知：地球表面的重力加速度的重力加速度g=9.8m/s2，地球的半径地球的半径R=6400km，探究：探究：物体在地球表面附物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速近做匀速圆周运动的线速度。度。要求结果保留要求结果保留2 2位有效数字。位有效数字。二、二、宇宙速度宇宙速度方法方法1：方法方法2：1.1.第一宇宙速度第一宇宙速度（v=7.9km/s=7.9km/s）：）：(1)(1)定义：定义： 物体在物体在地面附近地面附近绕地球做匀速

4、圆周运绕地球做匀速圆周运动的速度。动的速度。RvmRMmG22Rvmmg2第一宇宙速度的理解第一宇宙速度的理解1.1.向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个需向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个需要的要的发射速度发射速度大？为什么？大？为什么？2.2.高轨道卫星与近地卫星相比哪个高轨道卫星与近地卫星相比哪个环绕速度环绕速度大？大？为什么为什么? ?22GM mmvrrGMvr探究问题探究问题3 3：高轨道卫星的大高轨道卫星的大1.1.第一宇宙速度第一宇宙速度（v=7.9km/sv=7.9km/s）：）：(1)(1)定义：定义：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动

5、的速度。动的速度。二、二、宇宙速度宇宙速度第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度，第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度。也是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度。（2）第一宇宙速度的理解：）第一宇宙速度的理解：探究问题探究问题4 4： 其它星球求第一宇宙速度的方法怎样？其它星球求第一宇宙速度的方法怎样？例：例：金星的半径是地球的金星的半径是地球的0.95倍，质量为地球的倍，质量为地球的0.82倍，倍，地球的第一宇宙速度地球的第一宇宙速度v=7.9km/s，求，求金星金星的第一宇宙速度是多大的第一宇宙速度是多大? ?( (结果保留两位有效数字）结果保留两位有效

6、数字）17.3/vkm s结论：结论：结论：结论：例：例：金星的半径是地球的金星的半径是地球的0.95倍，质量为地球的倍，质量为地球的0.82倍，倍，地球的第一宇宙速度地球的第一宇宙速度v=7.9km/s，求，求金星的第一宇宙速度金星的第一宇宙速度是多大是多大? ?解：设地球半径为解：设地球半径为R，金星的半径为金星的半径为r=0.95R，地球质，地球质量为量为M，金星质量，金星质量m =0.82M，绕金星运动的卫星的质，绕金星运动的卫星的质量为量为 ，金星的第一宇宙速度为，金星的第一宇宙速度为v1m由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：212vGmmmrr1Gmvr0.820.820.950.

7、95GMvR代数解得代数解得:17.3/vkm s则金星的第一宇宙速度则金星的第一宇宙速度: :1.1.第一宇宙速度第一宇宙速度（v=7.9km/sv=7.9km/s）：）：(1)(1)定义：定义：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。动的速度。二、二、宇宙速度宇宙速度第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度，第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度。也是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度。（2）第一宇宙速度的理解：）第一宇宙速度的理解：其它星球求第一宇宙速度的方法同地球的，只是其它星球求第一宇宙速度的方法同地球的，只是数值不

8、同。数值不同。（3）注意：）注意：探究问题探究问题5 5：如果发射卫星的速度大于如果发射卫星的速度大于7.9km/s7.9km/s，物体又会，物体又会做什么运动？做什么运动？Main Ideav人造人造卫星卫星增大增大n思考思考1：相切点的速度哪个轨道的大？：相切点的速度哪个轨道的大？ 外轨道的大外轨道的大n思考思考2：相切点的加速度哪个轨道的大？：相切点的加速度哪个轨道的大？一样大一样大2.2.第二宇宙速度（大小：第二宇宙速度（大小：v=11.2km/s =11.2km/s ）：）：（1 1）定义：）定义：当物体的速度大于或等于当物体的速度大于或等于11.2km/s11.2km/s时，它就会

9、克服地球的引力，永远离开地球。时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。这个速度叫第二宇宙速度。这个速度叫第二宇宙速度。是物体克服地球引力的是物体克服地球引力的 发射速度发射速度（2）第二宇宙速度的理解：）第二宇宙速度的理解：最小最小（又叫逃逸速度）（又叫逃逸速度）3.3.第三宇宙速度（大小：第三宇宙速度（大小：v=16.7km/s =16.7km/s ）：）：（1 1）定义：）定义：如果物体的速度大于或等于如果物体的速度大于或等于16.7km/s16.7km/s，物体就能摆脱太阳引力的束缚，物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外。这个速度叫第三宇宙速飞到太阳系以外。这个速度叫第三宇宙速度。

10、度。是脱离太阳系的最小发射速度是脱离太阳系的最小发射速度（2）第三宇宙速度的理解：）第三宇宙速度的理解：（又叫脱离速度）（又叫脱离速度）探究问题探究问题6 6：如何使卫星的速度至少达到如何使卫星的速度至少达到7.9km/s7.9km/s？1919世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔克夫斯基指出：世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔克夫斯基指出：用喷气推进的多级火箭，是实现太空飞行的最用喷气推进的多级火箭，是实现太空飞行的最有效的工具有效的工具 19571957年年1010月月4 4日，原苏联发射了世界上日，原苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星。卫星重第一颗人造地球卫星。卫星重83.6kg83.6kg，每每96min9

11、6min绕地球飞行一圈。绕地球飞行一圈。1.世界航天史世界航天史三、三、梦想成真梦想成真 19611961年年4 4月月1212日苏联空军日苏联空军少校加加林进入了东方一号少校加加林进入了东方一号载人飞船。实现了人类第一载人飞船。实现了人类第一次进入太空。次进入太空。三、三、梦想成真梦想成真1.世界航天史世界航天史他的非凡勇气，鼓舞了更多他的非凡勇气，鼓舞了更多人为航天事业奋斗。人为航天事业奋斗。探究问题探究问题7 7：看书看书“梦想成真梦想成真”这块内容，了解航天史上还这块内容，了解航天史上还有哪些值得我们记住的重大事件？有哪些值得我们记住的重大事件？三、三、梦想成真梦想成真1.世界航天史世

12、界航天史19691969年年7 7月月2020日，阿波罗日，阿波罗1111号将人类送上了月球。号将人类送上了月球。三、三、梦想成真梦想成真1.世界航天史世界航天史阿姆斯特朗走出登月舱，在月球上迈出了一小步，阿姆斯特朗走出登月舱，在月球上迈出了一小步，却是人类迈出的一大步。却是人类迈出的一大步。2003年年2月月1日，哥伦比亚号航天飞机在重返地面日，哥伦比亚号航天飞机在重返地面的过程中突然发生解体燃烧，航天飞机上的七名的过程中突然发生解体燃烧，航天飞机上的七名宇航员全部遇难（其中有宇航员全部遇难（其中有6名美国人、名美国人、1名以色列名以色列人）人）无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往无数

13、探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。宇宙的道路。19701970年，年， “东方红东方红”1 1号，号，中国第一颗人造卫星。中中国第一颗人造卫星。中国是第五个能自行发射卫国是第五个能自行发射卫星的国家。星的国家。2.中国航天史中国航天史三、三、梦想成真梦想成真20032003年年1010月月1515日日9 9时，我国时，我国“神舟神舟”五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送人太空。利伟送人太空。2.中国航天史中国航天史三、三、梦想成真梦想成真这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦想，这次成功发

14、射实现了中华民族千年的飞天梦想，标志着中国成为世界上第三个能够独立开展载人标志着中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家，为进一步的空间科学研究奠定航天活动的国家，为进一步的空间科学研究奠定了坚实的基础。了坚实的基础。 20072007年年1010月月2424日嫦娥一号日嫦娥一号月球探测器发射成功。月球探测器发射成功。 20132013年年6 6月中旬，中月中旬，中国女航天员国女航天员王亚平王亚平在在中国首个目标飞行器中国首个目标飞行器天宫一号天宫一号上为青少年上为青少年授课，成为中国首位授课，成为中国首位“太空教师太空教师”。 2.中国航天史中国航天史三、三、梦想成真梦想成真爱因斯

15、坦曾说过：爱因斯坦曾说过：“一个人最完美和最强烈的情一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜感来自面对不解之谜”。课堂小结：课堂小结：2.2.宇宙速度宇宙速度3.3.梦想成真梦想成真宇宇宙宙航航行行第一宇宙速度（环绕速度）第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s 第二宇宙速度（逃逸速度）第二宇宙速度（逃逸速度） v2=11.2km/s 第三宇宙速度（脱离速度）第三宇宙速度（脱离速度） v3=16.7km/s1.1.牛顿的设想牛顿的设想达标检测区达标检测区1234达标检测：达标检测：1 1. .关于第一宇宙速度，下列的说法中正确的是：关于第一宇宙速度，下列的说法中正确的是：A.A.它是人

16、造地球卫星绕地球飞行的最小速度它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.B.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度C.C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D.D.它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度BC2.2.20092009年年5 5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在镜的维修任务后，在A点从圆形轨道点从圆形轨道进入椭圆进入椭圆轨道轨道，B为轨道为轨道上的一点，如图所示，关于上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动

17、，下列说法中正确的有航天飞机的运动，下列说法中正确的有( ( ) )A.在轨道在轨道上经过上经过A的速度小于经过的速度小于经过B的速度的速度B.在轨道在轨道上经过上经过A的速度小于在轨道的速度小于在轨道上经过上经过A的速度的速度C.在轨道在轨道上运动的周期小于在上运动的周期小于在 轨道轨道上运动的周期上运动的周期D.在轨道在轨道上经过上经过A的加速度的加速度小于在轨道小于在轨道上经过上经过A的加速度的加速度达标检测：达标检测：ABC达标检测：达标检测：1813.3.我国发射了一颗绕月运行的探月卫星我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一嫦娥一号号”设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表设该卫星的

18、轨道是圆形的，且贴近月球表面已知月球的质量约为地球质量的面已知月球的质量约为地球质量的 ，月球，月球的半径约为地球半径的的半径约为地球半径的 ，地球上的第一宇，地球上的第一宇宙速度约为宙速度约为7.9 km/s7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的，则该探月卫星绕月运行的速率约为速率约为( () )A0.4 km/s B1.8 km/s C11 km/s D. 36 km/s14B4. 4. 某人在一星球上以速某人在一星球上以速率率v竖直上抛一物体，经竖直上抛一物体，经时间时间t后，物体以速率后，物体以速率v落回手中已知该星球落回手中已知该星球的半径为的半径为R，求该星球，求该星球上的第一宇宙速度的大上的第一宇宙速度的大小小解析：解析： 据匀变速的规律：据匀变速的规律：2gtv2mmgRv由牛顿第二定律由牛顿第二定律: :近地卫星的速度近地卫星的速度星球对卫星的引力星球对卫星的引力( (重力重力) )提供向心力提供向心力星球的第一宇宙速度星球的第一宇宙速度: :1gRv2 Rtv思路分析思路分析达标检测：达标检测：得该星球表面的重力加速度：得该星球表面的重力加速度：002tvg 布置作业布置作业 ：1.1.课后练习课后练习1.31.3上作业上作业2.2.阅读课后的阅读课后的“科学漫步科学漫步”了解黑洞了解黑洞3.3.阅读课后的阅读课后的STS STS 认识同步卫星认识同步卫星