山东淄博市张店区铝城第一中学高中物理人教版必修2第6章 第5节《宇宙航行》课件（22张ppt）+教学设计 （2份打包）

宇 宙 航 行 一、课前准备 1、万有引力定律： 2、向心力公式： 3、万有引力和重力的大小关系： 4、第一宇宙速度：v= 7.9 km/s 第二宇宙速度：v= 11.2 km/s 第三宇宙速度：v= 16.7 km/s 二、宇宙速度 1．人造卫星原理： 在高山上以不同的初速度水平抛出一个物体，结果会如何呢？ 4.unknown 问题：平抛速度达到多少，物体就不会掉回到地面上了？ 设地球的质量为M，卫星的质量为m，卫星离地心的距离近似等于地球的半径R，求卫星绕地球表面做匀速圆周运动的线速度。 分析：物体绕地球做匀速圆周运动，一定需要向心力的作用，那么物体受到那些力呢？向心力是有谁来提供的呢？ 向心力是由地球对物体的 万有引力来提供的 卫星模型 1、第一宇宙速度 第一宇宙速度意义 如果发射卫星的速度小于7.9km/s，卫星将落到地面而不能绕地球运转；发射速度等于7.9km/s卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动。因此第一宇宙速度为最 的发射速度。 小 例题1： 假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的（ ） B 问题：如果发射速度大于7.9km/s又将如何？ 意义：如果发射卫星的速度大于7.9km/s而小于11.2km/s，卫星绕地球运行的轨道为 ；如果发射卫星的速度等于或大于11.2km/s，卫星将克服地球的引力，永远离开地球。我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度，又叫脱离速度。 椭圆 2、第二宇宙速度： 意义：如果发射卫星的速度大于11.2km/s而小于16.7km/s，卫星将绕太阳运行； 如果发射卫星的速度等于或大于16.7km/s，卫星将克服太阳的引力，永远离开太阳系。我们把16.7km/s叫做第三宇宙速度，又叫逃逸速度。 3、第三宇宙速度 成功发射地球卫星的条件： 三、卫星的运行速度 1、定义：卫星发射成功后，卫星会绕地球做椭圆轨道运动或匀速圆周运动，高中阶段我们主要研究匀速圆周运动。因此，我们把卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度叫做卫星的运行速度。又叫环绕速度。 由 得： 问题：7.9km/s是否也是卫星 最小的运行速度呢？ 推导：卫星离地心的距离设为 r ， 可见：r 越大，v 越小 因此，7.9km/s是卫星最大的运行速度。 因此： 第一宇宙速度7.9km/s是卫星： 最小的发射速度， 最大的运行速度。 r 越大， a 越小 卫星的ω、T、a 随 r 如何变化 r 越大， ω 越小 r 越大， T 越大 3、比较近地卫星、同步卫星、月亮的运行参数。 轨道半径m 运行速度km/s 周期 角速度rad/s 向心加速度m/s2 近地卫星 同步卫星 月亮 4.2×107 3.8×108 1 3 84分钟 27.4天 1.2×10-3 7.3×10-5 2.7×10-6 0.22 0.0027 6.4×106 7.9 24小时 9.8 结论：卫星的v、ω、T、a 随 r 如何变化？ r 越大，ω 越小 r 越大， T 越大 r 越大， a 越小 r 越大， v 越小 高轨 低速 大周期 例题2 宇宙飞船在半径为R1的轨道上运行，变轨后的半径为R2，R1＞R2.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，则变轨后宇宙飞船的(　　) A．线速度变小　B．角速度变小 C．周期变大 D．向心加速度变大 D 练习 练习1、如图所示，a、b、c是圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相同，且小于c的质量，则（ ） A．b、c的角速度大小相等，且大于a的角速度 B．b、c周期相等，且大于a的周期 C．b、c的向心加速度相等，且大于a的向心加速度 D．b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度 B 小结： 宇宙航行 三个宇宙速度 卫星的v、ω、T、a随半径 r 的变化趋势 r 越大，ω 越小 r 越大， T 越大 r 越大， a 越小 r 越大， v 越小 解决实际问题的基本物理方法：模型法 作业： 1、完成学案后的达标练习题 2、课本p48“问题与练习”第1、2、3 小题。 $$教学设计 教学主题 宇宙航行 一、教材分析 1、地位： 《宇宙航行》是高中物理必修2第六章第5节。 本节内容是在学生学习了平抛运动、圆周运动和万有引力定律的知识后编排的，是关于曲线运动的实践应用，有助于培养学生综合运用力学和运动学的能力。本节课 内容一直是高考中的热点内容