（新教材）2022版人教版物理必修第二册课件：第7章、4 宇宙航行 .pptx下载_163文库

资源描述

1、第七章万有引力与宇宙航行 4 宇宙航行第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟学习目标学习目标学法指导学法指导 1.知道三个宇宙的速度的含义，知道三个宇宙的速度的含义，会推导第一宇宙速度会推导第一宇宙速度 2了解人造卫星的有关知识，了解人造卫星的有关知识，掌握人造卫星的线速度、角掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关速度、周期与轨道半径的关系系 3了解人类对太空探索的历了解人类对太空探索的历程及我国卫星发射的情况程及我国卫星发

2、射的情况 1.通过近地卫星的运行推导第一宇宙速度通过近地卫星的运行推导第一宇宙速度并计算其数值，同时理解第二、第三宇宙并计算其数值，同时理解第二、第三宇宙速度的含义速度的含义 2通过对地球卫星运动的分析，掌握不通过对地球卫星运动的分析，掌握不同高度卫星的线速度、角速度、周期和加同高度卫星的线速度、角速度、周期和加速度的特点速度的特点 3通过阅读教材，体会人类探索太空的通过阅读教材，体会人类探索太空的成就与科学精神成就与科学精神第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培

4、地球做匀速圆周运动的_速度速度 (2)使卫星绕地球做匀速圆周运动的使卫星绕地球做匀速圆周运动的_ 地面发射速度地面发射速度第二宇宙速度第二宇宙速度 _km/s 使卫星挣脱使卫星挣脱_引力束缚的引力束缚的_地面地面发射速度发射速度第三宇宙速度第三宇宙速度 _km/s 使卫星挣脱使卫星挣脱_引力束缚的引力束缚的_地面地面发射速度发射速度宇宙速度宇宙速度 7.9 最大最大最小最小 11.2 地球地球最小最小 16.7 太阳太阳最小最小第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 |

5、素养初培预习导学 | 新知领悟关于宇宙速度关于宇宙速度，下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ) A第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度 B第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 C第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度 D第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度【答案答案】A 第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练

6、| 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟【解析解析】第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度，也是地球也是地球卫星绕地球飞行的最大速度卫星绕地球飞行的最大速度，A正确正确，B错误；第二宇宙速度是在地面错误；第二宇宙速度是在地面上发射物体上发射物体，使之成为绕太阳运动或绕其他行星运动的人造卫星所必需使之成为绕太阳运动或绕其他行星运动的人造卫星所必需的最小发射速度的最小发射速度，C错误；第三宇宙速度是在地面上发射物体错误；第三宇宙速度是在地面上发射物体，使之飞使之飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发射速度到太阳

7、系以外的宇宙空间所必需的最小发射速度，D错误错误第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟 1_年年10月月4日日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功世界上第一颗人造地球卫星发射成功 2_年年4月月24日日，我国第一颗人造地球卫星我国第一颗人造地球卫星“东方红一号东方红一号” 发射成功发射成功为我国航天事业作出特殊贡献的科学家为我国航天事业作出特殊贡献的科学家_被誉为被誉为 “中国航天之父中国航天之父” 3 地球同步卫星：地球同步卫星

8、： (1) 位于位于 _ 上方上方，高度约为高度约为 _km. (2)相对地面相对地面_，周期与周期与_周期相同周期相同人造地球卫星人造地球卫星 1957 1970 钱学森钱学森赤道赤道 36 000 静止静止地球自转地球自转第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟 11961年年4月月12日日，苏联航天员苏联航天员_乘坐乘坐“东方一号东方一号”载人飞载人飞船首次成功进入太空船首次成功进入太空 21969年年7月美国月

9、美国“阿波罗阿波罗11号号”登上登上_. 32003年年10月月15日我国航天员日我国航天员_踏入太空踏入太空 42013年年6月月，“神舟十号神舟十号”分别完成与分别完成与“天宫一号天宫一号”的手动和自的手动和自动交会动交会_. 载人航天与太空探索载人航天与太空探索加加林加加林月球月球杨利伟杨利伟对接对接第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟多维课堂 | 素养初培第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配

11、星的发射速度7.9 km/svR 地地时，时，vv1，因此轨道速度总小，因此轨道速度总小于第一于第一宇宙速度宇宙速度第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟精练精练1 恒星演化发展到一定阶段恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的可能成为恒星世界的“侏侏儒儒”中子星中子星中子星的半径较小中子星的半径较小，一般在一般在720 km，但它的密度大但它的密度大得惊人得惊人若某中子星的半径为若某中子星的半径为10 km，密度为密度为1.21017kg

12、/m3，那么该中那么该中子星的第一宇宙速度约为子星的第一宇宙速度约为 ( ) A7.9 km/s B16.7 km/s C2.9104km/s D5.8104 km/s 【答案答案】D 第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟【解析】【解析】中子星的第一宇宙速度即它表面处的飞行器的环中子星的第一宇宙速度即它表面处的飞行器的环绕速绕速度飞行器的轨道半径近似认为是该中子星的半径，且中子星对飞行器度飞行器的轨道半径近似认为是该中子星的半径，且中子星对飞行

13、器的万有引力充当向心力，由的万有引力充当向心力，由 GMm r2 mv 2 r ，得，得 v GM r .又又 MV 4r 3 3 ，得，得 vr 4G 3 1104 43.146.6710 11 1.21017 3 m/s5.8107 m/s5.8104 km/s. 第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟变式变式 1 一宇航员在一星球上以速度一宇航员在一星球上以速度 v0竖直上抛一物体，经竖直上抛一物体，经 t 秒后秒后物体落回物体落回手中，已

14、知星球半径为手中，已知星球半径为 R，使物体不再落回星球表面，物体抛，使物体不再落回星球表面，物体抛出时的速度至少为出时的速度至少为 ( ) A. 2v0R t B. v0R t C. v0R 2t D. 2v0 Rt 【答案】【答案】A 第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟【解析】【解析】物体抛出后，在星球表面上做竖直上抛运动设星球对物物体抛出后，在星球表面上做竖直上抛运动设星球对物体产生的体产生的“重力加速度重力加速度”为为 g，则，则

15、 v0g t 2 ；设抛出时的速度至少为；设抛出时的速度至少为 v，物体抛出后不再落回星球表面，根据牛顿第二定律，有物体抛出后不再落回星球表面，根据牛顿第二定律，有 mgmv 2 R .联立，联立，得得 v 2v0R t ，故选，故选 A. 第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟在地球的周围在地球的周围，有许多卫星在不同的轨道上绕地球转动有许多卫星在不同的轨道上绕地球转动，若轨迹为若轨迹为圆圆，请思考：请思考：人造卫星的运行规律人造

16、卫星的运行规律第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟问题问题 (1)这些卫星的轨道圆心有什么特点这些卫星的轨道圆心有什么特点？ (2)这些卫星的线速度这些卫星的线速度、角速度角速度、周期跟什么因素有关呢周期跟什么因素有关呢？【答案】【答案】(1)因卫星绕地球运行时万有引力提供向心力，万有引力指因卫星绕地球运行时万有引力提供向心力，万有引力指向地心，所以地心是卫星圆轨道的圆心向地心，所以地心是卫星圆轨道的圆心 (2)根据根据 GMm r2 mv

17、2 r m2rm 2 T 2r，得，得 T2 r3 GM，， v GM r ， GM r3 .由此可知由此可知 v、T 仅跟地球的质量和轨道半径有关仅跟地球的质量和轨道半径有关第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟探究总结探究总结设卫星的轨道半径为设卫星的轨道半径为r，线速度大小为线速度大小为v，角速度大小为角速度大小为，周期为周期为 T，向心加速度大小为向心加速度大小为a. GMm r2 ma， mv 2 r ， mr2， mr4 2

18、T2 aGM r2 r越大，越大，a越小越小， v GM r r越大，越大，v越小越小， GM r3 r越大，越大，越小越小， T 42r3 GM r越大，越大，T越大越大越越高高越越慢慢第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟精练精练2 如图所示如图所示，设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，金星自金星自身的半径是火星的身的半径是火星的n倍倍，质量为火星的质量为火星的k倍倍，不考虑行星自转的影响不考虑行星

19、自转的影响，则则 ( ) A金星表面的重力加速度是火星的金星表面的重力加速度是火星的 k n倍倍 B金星的金星的“第一宇宙速度第一宇宙速度”是火星的是火星的 k n倍倍 C金星绕太阳运动的加速度比火星小金星绕太阳运动的加速度比火星小 D金星绕太阳运动的周期比火星大金星绕太阳运动的周期比火星大第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟【答案答案】B 【解析】【解析】由由 mgGMm R2 可知可知 gGM R2 ，所以，所以g 金金 g火火 M 金

20、金R2火火 M火火R2金金 k n2，故，故 A 错错误；由误；由“第一宇宙速度第一宇宙速度”的定义可知的定义可知GMm R2 mv 2 R ，得，得 v GM R ，所以，所以 v金金 v火火 M金金R火火 M火火R金金 k n，故，故 B 正确；由正确；由GMm r2 mamr4 2 T2 知轨道半径越知轨道半径越大，加速度越小，周期越大，即金星做圆周运动的加速度较大，周期较大，加速度越小，周期越大，即金星做圆周运动的加速度较大，周期较小，故小，故 C、D 错误错误第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练

21、 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟 A地球同步卫星的运行速度大于地球同步卫星的运行速度大于7.9 km/s B地球同步卫星的线速度比静止在赤道上物体的小地球同步卫星的线速度比静止在赤道上物体的小 C中轨道卫星的周期大于中轨道卫星的周期大于24 h D中轨道卫星的向心加速度比地球同步卫星的大中轨道卫星的向心加速度比地球同步卫星的大变式变式2 2019年年4月月20日日，我国成功发射我国成功发射第第44颗颗“北斗北斗”导航卫星导航卫星“北斗北斗”卫星导卫星导航定位系统由地球同步卫星航定位系统由地球同步卫星、中轨道卫星和中轨道卫星和倾斜同步卫星组成

22、倾斜同步卫星组成下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ) 第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟【答案答案】D 【解析】【解析】任何做圆周运动的地球卫星的速度均小于第一宇宙速度，任何做圆周运动的地球卫星的速度均小于第一宇宙速度，则地球同步卫星的运行速度小于则地球同步卫星的运行速度小于 7.9 km/s，A 错误；地球同步卫星与地错误；地球同步卫星与地球赤道上的物体具有相同的角速度，根据球赤道上的物体具有相同的角速度，根据 vr 可知，地球同步卫

23、星的可知，地球同步卫星的线速度比静止在赤道上物体的大，线速度比静止在赤道上物体的大，B 错误；根据错误；根据 GMm r2 m 2 T 2r，可得，可得 T2 r3 GM，则中轨道卫星的周期小于同步卫星的周期，小于，则中轨道卫星的周期小于同步卫星的周期，小于 24 h， C 错误；根据错误；根据 GMm r2 ma，可得，可得 aGM r2 ，则中轨道卫星的向心加速度比，则中轨道卫星的向心加速度比地球同步卫星的大，地球同步卫星的大，D 正确正确. 第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维

26、导学 | 新知领悟 1当当 v 增大时，卫星所需向心力增大时，卫星所需向心力 mv 2 r 增大，即万有引力不足以提增大，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动向外变轨，当卫星进入新的圆轨道稳定运供向心力，卫星将做离心运动向外变轨，当卫星进入新的圆轨道稳定运行时，轨道半径变大，由行时，轨道半径变大，由 v GM r 知其运行速度要减小知其运行速度要减小 2当卫星的速度突然减小时，所需向心力当卫星的速度突然减小时，所需向心力 mv 2 r 减小，即万有引力减小，即万有引力大于卫星所需的向心力，因此卫星将做向心运动向内变轨，当卫星进入大于卫星所需的向心力，因此卫星将做向心运动向内变轨，

27、当卫星进入新的圆轨道稳定运行时，轨道半径变小，由新的圆轨道稳定运行时，轨道半径变小，由 v GM r 知运行速度将增知运行速度将增大大(卫星的发射和回收就是利用了这一原理卫星的发射和回收就是利用了这一原理) 第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟 3综上所述综上所述，当卫星航天器需要变轨到更大半径的轨道需要加速当卫星航天器需要变轨到更大半径的轨道需要加速，但到达预定的轨道后的运行速度比原运行速度则更小了但到达预定的轨道后的运行速度比原运行速度则更

28、小了，反之变轨到更反之变轨到更小半径的轨道小半径的轨道，则需要减速则需要减速，但到达轨道后运行速度比原速度更大了但到达轨道后运行速度比原速度更大了 4从能量的角度来讲从能量的角度来讲，外力做功加速的目的是克服万有引力做功外力做功加速的目的是克服万有引力做功，从而获得更大的重力势能从而获得更大的重力势能，而并非转化为卫星的功能而并非转化为卫星的功能相反相反，减速之后减速之后，轨道半径变小轨道半径变小，卫星将部分势能转化成了动能卫星将部分势能转化成了动能，从而获得了更大的速从而获得了更大的速度度第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题

29、课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟专练专练 (多选多选)如图所示如图所示，在发射地球同步卫星的过程中在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先卫星首先进入椭圆轨道进入椭圆轨道，然后在然后在Q点通过改变卫星速度点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步让卫星进入地球同步轨道轨道，则则 ( ) A该卫星的发射速度必定大于该卫星的发射速度必定大于11.2 km/s B卫星在同步轨道卫星在同步轨道上的运行速度大于上的运行速度大于7.9 km/s C在椭圆轨道上在椭圆轨道上，卫星在卫星在P点的速度大于在点的速度大于在Q点的速度点的速度 D卫星在卫星在Q点

30、通过加速实现由轨道点通过加速实现由轨道进入轨道进入轨道【答案答案】CD 第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟【解析解析】11.2 km/s是卫星脱离地球引力束缚的发射速度是卫星脱离地球引力束缚的发射速度，而同步卫而同步卫星仍然绕地球运动星仍然绕地球运动，故故A错误；错误；7.9 km/s(第一宇宙速度第一宇宙速度)是近地卫星的环是近地卫星的环绕速度绕速度，也是卫星做圆周运动最大的环绕速度也是卫星做圆周运动最大的环绕速度，同步卫星运动的线速度同

31、步卫星运动的线速度一定小于第一宇宙速度一定小于第一宇宙速度，故故B错误；椭圆轨道错误；椭圆轨道上上，P是近地点是近地点，故卫故卫星在星在P点的速度大于在点的速度大于在Q点的速度点的速度，卫星在轨道卫星在轨道上的上的Q点做向心运动点做向心运动，只有加速后才能沿轨道只有加速后才能沿轨道运动运动，故故C、D正确正确第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟课堂小练 | 素养达成第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人

33、预习导学 | 新知领悟【解析】【解析】第一宇宙速度又叫环绕速度，第一宇宙速度又叫环绕速度，A 正确，正确，B 错误；根据第一错误；根据第一宇宙速度的定义有宇宙速度的定义有 GMm R2 mv 2 R ，得，得 v GM R ，可知第一宇宙速度与地，可知第一宇宙速度与地球的质量和半径有关，球的质量和半径有关，C、D 错误错误第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟 2关于地球同步卫星关于地球同步卫星，下列表述正确的是下列表述正确的是 ( ) A卫星

34、运行时可能经过重庆的正上方卫星运行时可能经过重庆的正上方 B卫星的运行速度大于第一宇宙速度卫星的运行速度大于第一宇宙速度 C卫星距离地面的高度大于月球离地面的高度卫星距离地面的高度大于月球离地面的高度 D卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度【答案答案】D 第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟【解析】【解析】地球同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上的圆形轨地球同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上的

35、圆形轨道，与赤道平面重合，故道，与赤道平面重合，故 A 错误；地球同步卫星在轨道上的绕行速度约错误；地球同步卫星在轨道上的绕行速度约为为 3.1 km/s，小于，小于 7.9 km/s，故，故 B 错误；地球同步卫星，距离地球的高错误；地球同步卫星，距离地球的高度约为度约为 36 000 km，高度小于月球离地面的高度，故，高度小于月球离地面的高度，故 C 错误；由万有引错误；由万有引力有力有 GMm R2 0 mg，得地球表面重力加速度，得地球表面重力加速度 gGM R2 0 .设同步卫星离地面的设同步卫星离地面的高度为高度为 h，则，则 a GM R0h 2g，故，故 D 正确

36、正确第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟 3(多选多选)已知地球半径为已知地球半径为R，质量为质量为M，自转角速度为自转角速度为，地面重地面重力加速度为力加速度为g，引力常量为引力常量为G，地球同步卫星的运行速度为地球同步卫星的运行速度为v，则第一宇则第一宇宙速度的值可表示为宙速度的值可表示为 ( ) 【答案答案】ABC A. Rg B. v3 R C. GM R DR 第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人教版配人

37、教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟【解析】【解析】第一宇宙速度等于近地卫星运行的速度，由第一宇宙速度等于近地卫星运行的速度，由 mgGMm R2 mv 2 1 R ，解得第一宇宙速度，解得第一宇宙速度 v1 gR GM R ，A、C 正确；对同步卫星，正确；对同步卫星，设运行半径为设运行半径为r，由，由vr， GMm r2 mv 2 r ，结合，结合GMm R2 mv 2 1 R ，得，得v1 v3 R，， B 正确，正确，D 错误错误第七章万有引力与宇宙航行物理物理必修必修第二册第二册配人

38、教版配人教版核心素养微专题课堂小练 | 素养达成课后|提升练习多维课堂 | 素养初培预习导学 | 新知领悟 42019年年3月月10日日0时时28分分，我国在西昌卫星发射中心用我国在西昌卫星发射中心用“长征三长征三号乙号乙”运载火箭运载火箭，成功将成功将“中星中星6C”卫星发射升空卫星发射升空，卫星进入预定轨卫星进入预定轨道道“中星中星6C”卫星是一颗用于广播和通信的相对地球静止的轨道通信卫星是一颗用于广播和通信的相对地球静止的轨道通信卫星卫星，离地面的高度大约为地球半径的离地面的高度大约为地球半径的6倍倍问问“中星中星6C”卫星的运行卫星的运行速度与第一宇宙速度之比大约为多

展开阅读全文