《2017-2018學(xué)年高中物理 第6章 萬(wàn)有引力與航天 第5節(jié) 宇宙航行 第6節(jié) 經(jīng)典力學(xué)的局限性課件 新人教版必修2.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中物理 第6章 萬(wàn)有引力與航天 第5節(jié) 宇宙航行 第6節(jié) 經(jīng)典力學(xué)的局限性課件 新人教版必修2.ppt（38頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第5節(jié)宇宙航行 第6節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性,一、宇宙速度 閱讀教材第44頁(yè)“宇宙速度”部分，知道人造地球衛(wèi)星的概念，初步了解人造地球衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)原理。,1.牛頓的設(shè)想：如圖1所示，把物體水平拋出，如果速度________，物體就不再落回地面，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為_(kāi)_____________。,足夠大,人造地球衛(wèi)星,圖1,2.近地衛(wèi)星的速度,7.9,3.宇宙速度,7.9,勻速,圓周,11.2,地球,16.7,太陽(yáng),最小,思維拓展 1.在地球的周圍，有許多的衛(wèi)星在不同的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，請(qǐng)思考：,圖2,(1)這些衛(wèi)星的軌道平面有什么特點(diǎn)？ (2)這些衛(wèi)星的線速度、角速度、周期跟什么因素有關(guān)呢？,2.不

2、同天體的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的決定因素是什么？ 3.把衛(wèi)星發(fā)射到更高的軌道上需要的發(fā)射速度越大還是越??？,答案1.(1)軌道平面過(guò)地心 (2)與軌道半徑有關(guān),3.越大。向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難，因?yàn)榘l(fā)射衛(wèi)星要克服地球?qū)λ囊Α?二、夢(mèng)想成真 閱讀教材第4445頁(yè)“夢(mèng)想成真”部分，了解人類邁向太空的重大歷史事件。 (1)1957年10月4日______成功發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星。 (2)1961年4月12日，蘇聯(lián)空軍少校________進(jìn)入東方一號(hào)載人飛船，鑄就了人類進(jìn)入太空的豐碑。 (3)1969年7月，美國(guó)阿波羅11號(hào)飛船登上______。 (4)2003年1

3、0月15日，我國(guó)神舟五號(hào)宇宙飛船發(fā)射成功，把中國(guó)第一位航天員_______送入太空。,蘇聯(lián),加加林,月球,楊利偉,思維拓展 宇航員在太空中離開(kāi)飛船后而不落回地面，是否是由于宇航員不再受到地球的引力作用？ 答案不是。宇航員在太空中離開(kāi)飛船后，依然繞地球運(yùn)動(dòng)，受到地球的引力提供向心力。,三、經(jīng)典力學(xué)的局限性 閱讀教材第4852頁(yè)內(nèi)容，知道經(jīng)典力學(xué)的適用范圍，初步了解微觀、高速領(lǐng)域的理論。,1.從低速到高速,相對(duì)論,增大,無(wú)關(guān),不同的,2.從宏觀到微觀 (1)微觀世界：電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來(lái)說(shuō)明，而__________能夠正確地描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 (2

4、)經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：只適用于__________運(yùn)動(dòng)，不適用于_______運(yùn)動(dòng)；只適用于______世界，不適用于______世界。,量子力學(xué),低速,高速,宏觀,微觀,3.從弱引力到強(qiáng)引力 (1)1915年，愛(ài)因斯坦創(chuàng)立了廣義相對(duì)論，這是一種新的時(shí)空與引力的理論。在強(qiáng)引力的情況下，牛頓的引力理論_________。 (2)當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速c(3108 m/s)時(shí)，相對(duì)論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論__________。當(dāng)另一個(gè)重要常數(shù)即“普朗克常量”(6.631034 Js)可以忽略不計(jì)時(shí)，量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論_________。,不再適用,沒(méi)有區(qū)別,沒(méi)有區(qū)別,思考判斷 (1)洲

5、際導(dǎo)彈的速度有時(shí)可達(dá)到6 000 m/s，這一速度屬于相對(duì)論中的高速。( ) (2)質(zhì)量是物體的固有屬性，任何時(shí)候都不會(huì)變。( ) (3)對(duì)于高速物體，它的質(zhì)量隨著速度的增加而變大。( ) (4)經(jīng)典力學(xué)不適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體，但適用于微觀世界。( ) (5)對(duì)于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，相對(duì)論、量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)是一致的。( ),,,,,,要點(diǎn)歸納,宇宙速度及其理解,1.認(rèn)識(shí)第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星近地環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)必須具備的速度，即近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度。 2.推導(dǎo)：對(duì)于近地人造衛(wèi)星，軌道半徑r近似等于地球半徑R6 400 km，衛(wèi)星在軌道處所受的萬(wàn)有引力近似等于衛(wèi)星

6、在地面上所受的重力，取g9.8 m/s2，則,3.決定因素：由第一宇宙速度的計(jì)算式v 可以看出，第一宇宙速度的值由中心天體決定，第一宇宙速度的大小取決于中心天體的質(zhì)量M和半徑R，與衛(wèi)星無(wú)關(guān)。,4.對(duì)發(fā)射速度和環(huán)繞速度的理解 (1)“最小發(fā)射速度”：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難，因?yàn)榘l(fā)射衛(wèi)星要克服地球?qū)λ囊?。近地軌道是人造衛(wèi)星的最低運(yùn)行軌道，而近地軌道的發(fā)射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度。,精典示例,例1 已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍，地球的半徑約為火星半徑的2倍，則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率約為() A.3.5 km

7、/s B.5.0 km/s C.17.7 km/s D.35.2 km/s,答案A,針對(duì)訓(xùn)練1 已知某天體的第一宇宙速度為8 km/s，則高度為該天體半徑的3倍軌道上宇宙飛船的運(yùn)行速度為(),答案B,要點(diǎn)歸納,人造地球衛(wèi)星,1.人造衛(wèi)星的軌道：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由地球?qū)λ娜f(wàn)有引力提供向心力。因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心必與地心重合，而這樣的軌道有多種，其中比較特殊的有與赤道共面的赤道軌道和通過(guò)兩極點(diǎn)上空的極地軌道。當(dāng)然也存在著與赤道平面呈某一角度的圓軌道。,人造地球衛(wèi)星 的三種軌道,圖3,2.衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、向心加速度與軌道半徑的關(guān)系,3.地球同步衛(wèi)星 (1)概念

8、：相對(duì)于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星，叫做地球同步衛(wèi)星。 (2)特點(diǎn)： 確定的轉(zhuǎn)動(dòng)方向：和地球自轉(zhuǎn)方向一致； 確定的周期：和地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T24 h； 確定的角速度：等于地球自轉(zhuǎn)的角速度； 確定的軌道平面：所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方，其軌道平面必須與赤道平面重合； 確定的高度：離地面高度固定不變(3.6104 km)； 確定的環(huán)繞速率：線速度大小一定(3.1103 m/s)。,精典示例,例2 (多選)三顆人造地球衛(wèi)星A、B、C繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖4所示，已知mAmBmC，則對(duì)于三顆衛(wèi)星，正確的是(),圖4,A.運(yùn)行線速度關(guān)系為vAvBvC B.運(yùn)行周期關(guān)系為T(mén)ATBT

9、C C.向心力大小關(guān)系為FAFBFC,答案ABD,針對(duì)訓(xùn)練2 a、b、c、d是在地球大氣層外的圓形軌道上運(yùn)行的四顆人造衛(wèi)星。其中a、c的軌道相交于P，b、d在同一個(gè)圓軌道上，b、c軌道在同一平面上。某時(shí)刻四顆衛(wèi)星的運(yùn)行方向及位置如圖5所示，下列說(shuō)法中正確的是(),圖5,A.a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度 B.b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度 C.a、c的線速度大小相等，且小于d的線速度 D.a、c存在P點(diǎn)相撞的危險(xiǎn),答案A,要點(diǎn)歸納,經(jīng)典力學(xué)的局限性,1.低速與高速的概念 (1)低速：通常所見(jiàn)物體的運(yùn)動(dòng)，如行駛的汽車、發(fā)射的導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星及宇宙飛船等物體的運(yùn)動(dòng)皆為低速運(yùn)動(dòng)

10、。 (2)高速：有些微觀粒子在一定條件下速度可以接近光速，這樣的速度稱為高速。,2.速度對(duì)質(zhì)量的影響 (1)在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨速度而改變。根據(jù)牛頓第二定律Fma知，物體在力F作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)，只要時(shí)間足夠長(zhǎng)，物體的運(yùn)動(dòng)速度就可以增加到光速c。,3.速度對(duì)物理規(guī)律的影響：對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，一般用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律來(lái)處理。對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，經(jīng)典力學(xué)已不再適用，需要用相對(duì)論知識(shí)來(lái)處理。,精典示例,例3 如果真空中的光速為c3108 m/s，當(dāng)一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度為v12.4108 m/s時(shí)，質(zhì)量為3 kg，當(dāng)它的速度為v21.8108 m/s時(shí)，質(zhì)量為多少？ 思路探究 (1)在高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題中，物

11、體的質(zhì)量還是恒定不變的嗎？ (2)相對(duì)論中，物體的質(zhì)量與速度的關(guān)系式：m______。,答案2.25 kg,針對(duì)訓(xùn)練3 下列說(shuō)法正確的是() A.在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變，在狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量也不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變 B.在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量隨運(yùn)動(dòng)速度的增加而減小，在狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量隨物體速度的增大而增大 C.在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不變的，在狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量隨物體速度的增大而增大 D.上述說(shuō)法都是錯(cuò)誤的,解析在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不變的，根據(jù)狹義相對(duì)論可知，物體的質(zhì)量隨物體速度的增大而增大，二者在速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)是統(tǒng)一的，故選項(xiàng)C正確。 答案 C

12、,1.(天體的運(yùn)行規(guī)律)(多選)質(zhì)量為m的探月航天器在接近月球表面的軌道上飛行，其運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知月球質(zhì)量為M，月球半徑為R，月球表面重力加速度為g，引力常量為G，不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，則航天器的(),答案AC,2.(一般衛(wèi)星與同步衛(wèi)星)(2017西安高一檢測(cè))2015年12月，我國(guó)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”發(fā)射升空進(jìn)入高為5.0102 km的預(yù)定軌道。“悟空”衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知地球半徑R6.4103 km。下列說(shuō)法正確的是(),圖6,A.“悟空”衛(wèi)星的線速度比同步衛(wèi)星的線速度小 B.“悟空”衛(wèi)星的角速度比同步衛(wèi)星的角速度小 C.“悟空”衛(wèi)星的運(yùn)行周期

13、比同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期小 D.“悟空”衛(wèi)星的向心加速度比同步衛(wèi)星的向心加速度小,答案C,3.(地球同步衛(wèi)星)利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無(wú)線電通訊。目前，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍。假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為() A.1 h B.4 h C.8 h D.16 h,答案B,4.(經(jīng)典力學(xué)與量子力學(xué))關(guān)于經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)，下列說(shuō)法中正確的是() A.不論是對(duì)宏觀物體，還是微觀粒子，經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的 B.量子力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動(dòng)；經(jīng)典力學(xué)適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng) C.經(jīng)典力學(xué)適

14、用于宏觀物體的運(yùn)動(dòng)；量子力學(xué)適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng) D.上述說(shuō)法都是錯(cuò)誤的,解析經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動(dòng)、宏觀物體，不適用于高速運(yùn)動(dòng)、微觀粒子。量子力學(xué)既適用于宏觀物體；也適用于微觀物體，故選項(xiàng)C正確。 答案C,5.(人造衛(wèi)星的運(yùn)行及有關(guān)計(jì)算)一顆人造衛(wèi)星在離地面高度等于地球半徑的圓形軌道上運(yùn)行，已知地球的第一宇宙速度為v17.9 km/s，g取9.8 m/s2。 (1)這顆衛(wèi)星運(yùn)行的線速度為多大？ (2)它繞地球運(yùn)動(dòng)的向心加速度為多大？ (3)質(zhì)量為1 kg的儀器放在衛(wèi)星內(nèi)的平臺(tái)上，儀器的重力為多大？它對(duì)平臺(tái)的壓力為多大？,答案(1)5.6 km/s(2)2.45 m/s2(3)2.45 N0,