第4章 第2、3节 万有引力定律的应用 人类对太空的不懈探索（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（鲁科版2019）

万有引力定律的应用 人类对太空的不懈探索 第2、3节 (赋能课—精细培优科学思维) 课标要求 1.认识科学定律对人类探索未知世界的作用。 2.形成初步的第一、二、三宇宙速度的概念，能对简单的宇宙航 行现象进行分析和推理。 3.能在熟悉的问题情境中应用天体运动模型。 层级达标 学考层级 1.了解用万有引力定律计算天体质量的基本思路。 2.会计算人造地球卫星的环绕速度。 3.知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。 选考层级 1.能对万有引力定律的综合性问题进行分析和推理，获得结论并做出解释。 2.会计算人造地球卫星的环绕速度，用牛顿运动定律和万有引力定律解决宇宙航行问题。 续表 01 02 目 录 课前预知教材落实主干基础 课堂精析重难深度发掘知能 4 课前预知教材 落实主干基础 匀速圆周 万有引力 2．宇宙速度 (1)第一宇宙速度 使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度，其大小为v1＝________，又称环绕速度。 (2)第二宇宙速度 使人造卫星脱离地球的引力束缚，不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度，其大小为v2＝__________，又称脱离速度。 7.9 km/s 11.2 km/s (3)第三宇宙速度 使物体脱离太阳引力的束缚而飞出太阳系，从地球表面发射所需的最小速度，其大小为v3＝___________，也称逃逸速度。 16.7 km/s 1．宇宙速度指的是发射速度，环绕速度一定不大于其发射速度。 2．第一宇宙速度的其他三种叫法：最小发射速度、最大环绕速度、近地环绕速度。 三、预测未知天体 1．海王星的发现 英国剑桥大学的学生_________和法国天文爱好者________，根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出天王星外未知行星的轨道。1846年9月23日，德国的_______在勒维耶预测的区域发现了这颗神秘的行星——海王星。 亚当斯 勒维耶 伽勒 2．预言哈雷彗星回归 英国物理学家______，依据万有引力定律计算彗星轨道，准确预言了彗星的回归时间。 3．意义: ________的发现和哈雷彗星的“按时回归”确立了万有引力定律的地位。   哈雷 海王星 四、人类对太空的不懈探索 1．古希腊人的探索与文艺复兴时期的学说。 2．牛顿的大综合：牛顿在前人研究的基础上，逐步建立了_____________，将地上的力学与天上的力学统一起来，是物理学的第一次大综合，形成了以____________________为基础的力学体系。 万有引力定律 牛顿三大运动定律 3．对太空的探索成果： 1957年10月，______成功发射了第一颗人造地球卫星。 1969年7月，美国“阿波罗十一号”登上_______。 2003年10月，_____________载人飞船成功发射，中国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术的国家。 2012年6月，我国“神舟九号”飞船首次完成与“天宫一号”的手控交会对接任务。 苏联 月球 “神舟五号” 1．如图是我们测量物体质量的常用工具，地球这么大，我们如何“称量”地球的质量呢？卡文迪许在实验室测出了引力常量G的值，他称自己是“可以称量地球质量的人”。他“称量”的依据是什么？ [微情境·大道理] 2．牛顿设想，如图所示，把物体从高山上水平抛出，当速度足够大时物体不再落回地面，成为人造地球卫星。 请对以下结论作出判断。 (1)若物体的初速度v＝7.9 km/s时，物体将绕地球做匀速圆周运动。( ) (2)若物体的初速度v＞11.2 km/s，物体将绕地球做椭圆轨道运动。 ( ) (3)若物体的初速度v＞16.7 km/s，物体将挣脱太阳的束缚。 ( ) (4)若物体的初速度满足7.9 km/s＜v＜11.2 km/s，物体将绕地球做椭圆轨道运动。 ( ) (5)发射同步卫星的最小发射速度为7.9 km/s。 ( ) √ × √ √ × 3．发射人造卫星(或宇宙飞船)应选择靠近赤道处来建较高的发射塔，而且发射的方向都是向东发射。这是什么原因呢？ 提示：因为这样可节省火箭燃料，且物体都有惯性，在生活中我们要尽量利用惯性的有利面，发射卫星所需的推力，不但与卫星的重量和发射倾角有关，而且与发射的方向和发射地点的纬度有关，地球自西向东自转，随地球纬度变化，各处自转的线速度也不同。在赤道处，地球自转的线速度最大，自转的线速度大小随纬度的增大而减小，在南北两极速度为零。如果我们顺着地球自转方向，在赤道附近向东发射倾角为零的卫星，这时就可以充分利用发射的卫星随地球自转的惯性，宛如“顺水推舟”，节省能量。 课堂精析重难 深度发掘知能 强化点(一)　重力与万有引力的关系 任务驱动