高中物理人教版必修二6.5宇宙航行课件(共43张PPT)

5、宇宙航行嫦娥奔月敦煌飞天的壁画人类的飞天梦想人类的飞天梦想思考：1、为什么从地面抛出的物体总要落回地面？2、如何让抛出的物体飞行的更远些？3、是否有可能使物体具有足够大的速度而远到不再落回地面呢？从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远。当速度很大时，物体的运动的区域就不能简单的认为是平面，而应该是球面的一部分。以平抛运动为模型的推理过程从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远。当速度很大时，物体的运动的区域就不能简单的认为是平面，而应该是球面的一部分。以平抛运动为模型的推理过程一、牛顿的设想----发射人造卫星r设地球的质量为M，绕地球做匀速圆周运动的卫星的质量m，卫星的速度为V，角速度为w,周期为T,它到地心的距离为r，万有引力常量为G。请写出万有引力与V、w、T的关系式卫星绕地球做匀速圆周运动卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供。问题2：当物体成为一颗人造卫星后，它做圆周运动所需的向心力是什么力提供的？问题1：当物体成为一颗人造卫星后，卫星做什么运动？计算：要使一个物体在地面附近恰能围绕着地球做圆周运动，需要为它提供多大的速度?R112466.67105.9810/7.9/6.4010GMGMvmskmsrR地M=5.98×1024kgR=6.4×106mG=6.67×10-11Nm2/kg2要使物体恰能在地面附近绕地球做匀速圆周运动，至少以7.9km/s的速度发射，并以这一速度围绕地球表面做匀速圆周运动。把这一速度称为第一宇宙速度。2、第一宇宙速度是最小的发射速度（发射速度不能低于它，否则卫星将不能环绕地球做圆周运动而落回地面）第一宇宙速度（环绕速度）1、第一宇宙速度是最大的运行速度（在环绕地球做匀速圆周运动的所有可能速度中）理解在地面附近发射飞行器，如果发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。思考：在地面附近发射卫星，如果发射速度大于7.9km/s，它的轨道还是圆吗？第二宇宙速度：11.2km/s当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会挣脱地球的引力束缚，不再绕地球运行，而是飞向太阳系的其它空间中去。我们把这个速度叫第二宇宙速度。第二宇宙速度（脱离速度）第三宇宙速度:16.7km/s如果物体的速度等于或大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去第三宇宙速度（逃逸速度）V1=7.9km/s地球V2=11.2km/sV3=16.7km/s11.2km/sv7.9km/sM发射速度运行速度梦想成真１９５７年１０月４日，苏联发射了历史上第一颗人造卫星———“旅行者1号”，震惊了整个世界。该卫星直径５８ｃｍ，重８３·６ｋｇ，与地面距离为９０００公里，每９６分钟环行地球一周，运行轨道与赤道所形成的倾斜角为６５度。它的外形是一个铝合金的圆球，伸出四根象鞭子一样长长的天线，内部装有两台无线电发报机，不断发出电子信号。“旅行者1号”运行９２天后即陨入大气层，化作了流星。这颗卫星发射成功标志着人类航天时代的到来。梦想成真美国１９５７年１２月６日发射的第一颗卫星，发射失败。这颗卫星只有椰子大小，发射２秒钟后火箭爆炸，卫星完好无损，滚在地上还老老实实地按规定的１０８兆Hz的频率不断发出信号。现场集聚的记者们给成千上万等待“历史性时刻到来”的美国人带去了奇耻大辱。英国广播公司事后播送一句顺口溜：“尽管美国人的主意想得好，自己的卫星就是不肯往上跑。”各种各样的卫星……梦想成真1969年7月20日，美国“阿波罗”11号飞船的登陆舱降落在月球附近的静海区，首次实现了人类登上月球的理想……宇航员阿姆斯特朗说出“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大的飞跃。”我国在1970年4月20日发射了第一颗人造地球卫星2003年10月15日，神州五号载人宇宙飞船发射升空，我国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家。神舟六号载人航天飞行圆满成功2008年9月25日，神舟七号发射成功，翟志刚进行了太空行走。人类遨游太空回顾•尤里·加加林•1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林乘坐东方1号航天器，绕地球飞行108分钟后，胜利地完成人类历史上第一次宇宙飞行的任务，使人类遨游太空的梦想终于变成现实。•捷列什科娃•1963年6月16日驾驶宇宙飞船“东方6号”升空，作围绕地球48圈的飞行，成为人类第一位进入太空的女性，并为此荣获苏联英雄称号。人类遨游太空回顾人类遨游太空回顾•尼尔·阿姆斯特朗巴兹·奥尔德林•1969年7月20日，美国宇航员巴兹·奥尔德林（如图）和尼尔·阿姆斯特朗（头盔中影像）乘“阿波罗”11号飞船首次登上月球。人类遨游太空回顾•布鲁斯·麦坎德利斯•1984年6月7日，美国航天飞机“挑战者”号宇航员布鲁斯·麦坎德利斯使用载人机动装置，离开航天飞机320英尺，完成了人类首次无安全索太空行走人类遨游太空回顾•蒂托•2001年4月30日，第一位太空游客、美国人蒂托（中）快乐地进入国际空间站，开始了他为期一周的太空观光生活。太空旅游的开辟使得普通人也能够像宇航员一样畅游星际之间。人类遨游太空回顾•杨利伟•2003年10月15日，中国自行研制的“神舟”五号载人飞船，在酒泉卫星发射中心发射升空后，准确进入预定轨道，中国首位航天员杨利伟被顺利送上太空。例题：你能求出此近地卫星的周期吗？RM=5.98×1024kgR=6.4×106mG=6.67×10-11Nm2/kg2631124(6.3710)23.146.67105.8910s地GMrT32我们能否发射一颗周期为50min的卫星呢？35.071084.5minsRTmRMmG22242002年3月25日，我国成功发射了“神舟”三号宇宙飞船，这标志着我国的航天技术上了一个新台阶，若飞船在近地轨道上做的是匀速圆周运动，则运行速度的大小是（）A.V11.2km/sB.V=7.9km/sC.7.9km/sV11.2km/sD.V=11.2km/sB练习:1.2.下列说法中正确的是（）A.运行的轨道半径越大，运行速度越小，发射速度越小B.运行的轨道半径越大，运行速度越大，发射速度越大C.运行的轨道半径越大，运行速度越小，发射速度越大D.运行的轨道半径越大，运行速度越大，发射速度越小C3、人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率（）A.一定等于7.9km/sB.等于或小于7.9km/sC.一定大于7.9km/sD.介于7.9km/s~11.2km/s之间B4.关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是（）A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是近地圆轨道上人造地球卫星的运行速度C.它是使卫星进入近地圆轨道的最小发射速度D.它是卫星在椭圆轨道上运行时在远地点的速度BC5.把卫星绕地球的运动看做匀速圆周运动,则离地球越远的卫星()A.周期越小B.线速度越小C.角速度越小D.受到的地球引力越小BCD6、发射一颗绕地球做圆周运动的人造卫星,如果它的轨道半径是地球4倍,它的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍？211212vrvr2112vv解:万有引力提供卫星做圆周运动的向心力根据牛顿第二定律有22MmvGmrr整理得设第一宇宙速度为,卫星的轨道速度为1v2vGMvr7、在地球表面附近认为地球对物体的万有引力近似等于重力，推导第一宇宙速度的另一个表达式v=gR8、金星的半径是地球的0.95倍，质量是地球的0.82倍，金星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？小结：三、宇宙速度：一、牛顿的设想----发射人造卫星二、卫星的动力学方程F万=F向skmV/9.71skmV/2.112四、梦想成真第一宇宙速度（环绕速度）：第二宇宙速度（脱离速度）：第三宇宙速度（逃逸速度）：skmV/7.163会推导，理解它是最小的发射速度，最大的环绕速度作业布置：1.第一、第二、第三宇宙速度以人类目前的科技水平已经能够达到，国际上现在又出现了“第四宇宙速度”的说法，通过报刊、因特网等途径查阅有关第四宇宙速度的信息。2、近年来，有的国家试图在大气层外部署太空武器，例如巨型炸弹、破坏性激光武器等，遭到国家社会的反对，通过报刊、因特网等途径查阅这方面的资料，了解我国政府的立场，阐述你自己的观点，与同学们交流。3、课本第44页第2题1.卫星在低轨道和高轨道上做圆周运动时的运行速度哪个更大呢？为什么？思考与讨论：2.将卫星送入低轨道和高轨道哪一个更难？哪一个需要的发射速度更大？为什么？3.发射速度和运行速度是同一个速度吗？答案答案答案M22MmvGmrrGMvr答：低轨道上的运行速度大，因为卫星离地心越近（r越小），它的运行速度就越大。1.卫星在低轨道和高轨道上做圆周运动时的运行速度哪个更大呢？为什么呢？运行速度：指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。v环绕v发射3.发射速度和运行速度是同一个速度吗？答：不是。