《高中物理 第6章第五節(jié) 第六節(jié)宇宙航行 經(jīng)典力學(xué)的局限性課件 新人教版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第6章第五節(jié) 第六節(jié)宇宙航行 經(jīng)典力學(xué)的局限性課件 新人教版必修2（48頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第五節(jié)宇宙航行第五節(jié)宇宙航行 第六節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性第六節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性課標(biāo)定位課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度，知道第會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度二宇宙速度和第三宇宙速度2了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)，知道近地衛(wèi)星、了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)，知道近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的特點(diǎn)同步衛(wèi)星的特點(diǎn)3了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就，知了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就，知道經(jīng)典力學(xué)與相對(duì)論、量子力學(xué)的關(guān)系道經(jīng)典力學(xué)與相對(duì)論、量子力學(xué)的關(guān)系重點(diǎn)難點(diǎn)：宇宙速度及人造衛(wèi)星的有關(guān)問重點(diǎn)難點(diǎn)：宇宙速度及人造衛(wèi)星的有關(guān)問題題核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練知

2、能優(yōu)化訓(xùn)練第五節(jié)第六節(jié)第五節(jié)第六節(jié)課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案一、宇宙速度一、宇宙速度1第一宇宙速度第一宇宙速度(1)大?。捍笮。篲 km/s(2)意義：衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運(yùn)行的速度，意義：衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運(yùn)行的速度，也是繞地球做也是繞地球做_運(yùn)動(dòng)的最大速度運(yùn)動(dòng)的最大速度使衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最小地面使衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最小地面發(fā)射速度發(fā)射速度7.9勻速圓周勻速圓周 2第二宇宙速度 (1)大?。篲 km/s (2)意義：使衛(wèi)星掙脫_引力束縛的最小地面發(fā)射速度 3第三宇宙速度 (1)大小：_ km/s (2)意義：使衛(wèi)星掙脫_引力束縛的最小地面發(fā)射速度11.2地球

3、地球16.7太陽太陽 二、同步衛(wèi)星 同步衛(wèi)星就是相對(duì)于地球_的衛(wèi)星，它只能處于_上空，它的運(yùn)動(dòng)周期是_. 三、經(jīng)典力學(xué)的局限性 1牛頓力學(xué)即經(jīng)典力學(xué)只適用于_的物體，不適用于_的物體 2微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律遵守普朗克的_理論；高速運(yùn)動(dòng)的物體遵守愛因斯坦的_；強(qiáng)相互作用和弱相互作用都遵守愛因斯坦的_靜止靜止赤道赤道24 h宏觀、低速運(yùn)動(dòng)宏觀、低速運(yùn)動(dòng)微觀、高速運(yùn)動(dòng)微觀、高速運(yùn)動(dòng)量子量子狹義相對(duì)論狹義相對(duì)論廣義相對(duì)論廣義相對(duì)論核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破 一、宇宙速度 宇宙速度是在地球上滿足不同要求的衛(wèi)星發(fā)射速度，不能理解成衛(wèi)星的運(yùn)行速度 1第一宇宙速度(環(huán)繞速度) 指人造衛(wèi)星近地環(huán)繞速度，它是人造衛(wèi)星

4、在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所具有的速度，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，v7.9 km/s. 2第二宇宙速度(脫離速度) 在地面上發(fā)射物體，使之能夠脫離地球的引力作用，成為繞太陽運(yùn)動(dòng)的人造行星或繞其他行星運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星所必需的最小發(fā)射速度，其大小為v11.2 km/s. 3第三宇宙速度(逃逸速度) 在地面上發(fā)射物體，使之最后能脫離太陽的引力范圍，飛到太陽系以外的宇宙空間所必需的最小速度，其大小為v16.7 km/s.特別提醒：特別提醒：(1)第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，也是最小發(fā)射速度最大環(huán)繞速度，也是最小發(fā)射速度(2)三個(gè)宇宙速度分別為三種不同情況下在三個(gè)

5、宇宙速度分別為三種不同情況下在地面附近的最小發(fā)射速度地面附近的最小發(fā)射速度(3)運(yùn)行速度為人造衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行速度為人造衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的環(huán)繞速度，其不同于發(fā)射速度環(huán)繞速度，其不同于發(fā)射速度即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)1美國(guó)美國(guó)“新地平線新地平線”號(hào)探測(cè)器，已于美國(guó)東號(hào)探測(cè)器，已于美國(guó)東部時(shí)間部時(shí)間2006年年1月月17日日13時(shí)時(shí)(北京時(shí)間北京時(shí)間18日日1時(shí)時(shí))借助借助“宇宙神宇宙神5”重型火箭，從佛羅里達(dá)州重型火箭，從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角肯尼迪航天中心發(fā)射升空，開始卡納維拉爾角肯尼迪航天中心發(fā)射升空，開始長(zhǎng)達(dá)長(zhǎng)達(dá)9年的飛向冥王星的太空之旅擁有年的

6、飛向冥王星的太空之旅擁有3級(jí)發(fā)級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)機(jī)的“宇宙神宇宙神5”重型火箭將以每小時(shí)重型火箭將以每小時(shí)5.76萬公里的驚人速度把萬公里的驚人速度把“新地平線新地平線”號(hào)送離號(hào)送離地球，這個(gè)冥王星探測(cè)器將成為人類有史以來地球，這個(gè)冥王星探測(cè)器將成為人類有史以來發(fā)射的速度最高的飛行器，這一速度發(fā)射的速度最高的飛行器，這一速度()A大于第一宇宙速度大于第一宇宙速度B大于第二宇宙速度大于第二宇宙速度C大于第三宇宙速度大于第三宇宙速度D小于并接近于第三宇宙速度小于并接近于第三宇宙速度解析：解析：選選ABD.此發(fā)射速度脫離了地球的束此發(fā)射速度脫離了地球的束縛，但沒有脫離太陽的束縛，故此速度介于縛，但沒有脫離

7、太陽的束縛，故此速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之間所以第二宇宙速度和第三宇宙速度之間所以A、B、D正確正確 二、人造地球衛(wèi)星 1人造衛(wèi)星的軌道 圖651 衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)由地球?qū)λ娜f有引力充當(dāng)向心力，地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力指向地心而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力則時(shí)刻指向它做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心因此衛(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兩極點(diǎn)上空的極地軌道當(dāng)然也應(yīng)存在著與赤道平面成某一角度的圓軌道，只要圓心在地心，就可能是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的圓軌道如圖651.特別提醒：特別提醒：(1)在處理衛(wèi)星的在處理衛(wèi)星的v、T與半與半徑

8、徑r的關(guān)系問題時(shí)，常用公式的關(guān)系問題時(shí)，常用公式“gR2GM”來替換出地球的質(zhì)量來替換出地球的質(zhì)量M，會(huì)使問題解決起來，會(huì)使問題解決起來更方便更方便(2)由于衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，它受到的萬由于衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，它受到的萬有引力全部提供了向心力，產(chǎn)生了向心加速有引力全部提供了向心力，產(chǎn)生了向心加速度，因此衛(wèi)星及衛(wèi)星上任何物體都處于完全度，因此衛(wèi)星及衛(wèi)星上任何物體都處于完全失重狀態(tài)失重狀態(tài) 即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀) 2.如圖652所示的圓a、b、c，其圓心均在地球自轉(zhuǎn)軸線上，b、c的圓心與地心重合，圓b的平面與地球自轉(zhuǎn)軸垂直對(duì)環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星而言() 圖652 A衛(wèi)星的軌道可

9、能為a B衛(wèi)星的軌道可能為b C衛(wèi)星的軌道可能為c D同步衛(wèi)星的軌道一定為平行于b的某一同心圓 解析：選BCD.物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體所受的合外力方向一定要指向圓心對(duì)于這些衛(wèi)星而言，就要求所受的萬有引力指向圓心，而衛(wèi)星所受的萬有引力都指向地心，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B、C選項(xiàng)正確；對(duì)于同步衛(wèi)星來說，由于相對(duì)地球表面靜止，所以同步衛(wèi)星應(yīng)在赤道的正上空，因此D選項(xiàng)正確 三、地球同步衛(wèi)星 相對(duì)于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星，又叫通信衛(wèi)星同步衛(wèi)星有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1同步衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致 2同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，且T24 h. 3同步衛(wèi)星的運(yùn)行角速度等于

10、地球自轉(zhuǎn)的角速度 4要與地球同步，衛(wèi)星的軌道平面必須與赤道平面平行，又由于向心力是萬有引力提供的，萬有引力必須在軌道平面上，所以同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道平面上，即所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方 5同步衛(wèi)星高度固定不變 所有同步衛(wèi)星的周期T、軌道半徑r、環(huán)繞速度v、角速度及向心加速度a的大小均相同即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)3(2011年高考廣東卷年高考廣東卷)已知地球質(zhì)量為已知地球質(zhì)量為M，半徑為半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為，自轉(zhuǎn)周期為T，地球同步衛(wèi)星質(zhì)，地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為量為m，引力常量為，引力常量為G.有關(guān)同步衛(wèi)星，下列有關(guān)同步衛(wèi)星，下列表述正確的是表述正確的是()

11、課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練 某人在一星球上以速率某人在一星球上以速率v豎直上拋一物豎直上拋一物體，經(jīng)時(shí)間體，經(jīng)時(shí)間t物體以速率物體以速率v落回手中，已知該落回手中，已知該星球的半徑為星球的半徑為R，求該星球上的第一宇宙速，求該星球上的第一宇宙速度度第一宇宙速度的求解第一宇宙速度的求解例例1【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】第一宇宙速度是環(huán)繞星球表第一宇宙速度是環(huán)繞星球表面運(yùn)行的速度，即對(duì)應(yīng)的軌道半徑為該星球面運(yùn)行的速度，即對(duì)應(yīng)的軌道半徑為該星球的半徑，且重力就等于星球?qū)ζ涞娜f有引力的半徑，且重力就等于星球?qū)ζ涞娜f有引力 A0.4 km/sB1.8 km/s C11 km/s D36 km/s 宇宙飛船在半徑為

12、R1的軌道上運(yùn)行，變軌后的半徑為R2，R1R2，宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則變軌后宇宙飛船的 () A線速度變小 B角速度變小 C周期變大 D向心加速度變大人造地球衛(wèi)星的人造地球衛(wèi)星的、v、T、a與與r的關(guān)系的關(guān)系例例2【答案答案】D變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2(2011年高考山東卷年高考山東卷)甲、乙為甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星，其中甲為地球同步衛(wèi)星，乙兩顆地球衛(wèi)星，其中甲為地球同步衛(wèi)星，乙的運(yùn)行高度低于甲的運(yùn)行高度，兩衛(wèi)星軌道的運(yùn)行高度低于甲的運(yùn)行高度，兩衛(wèi)星軌道均可視為圓軌道以下判斷正確的是均可視為圓軌道以下判斷正確的是()A甲的周期大于乙的周期甲的周期大于乙的周期B乙的速度大于第一宇宙速度乙的速度

13、大于第一宇宙速度C甲的加速度小于乙的加速度甲的加速度小于乙的加速度D甲在運(yùn)行時(shí)能經(jīng)過北極的正上方甲在運(yùn)行時(shí)能經(jīng)過北極的正上方 已知地球的半徑為R6400 km，地球表面附近的重力加速度g取9.8 m/s2，若發(fā)射一顆地球的同步衛(wèi)星，使它在赤道上空運(yùn)轉(zhuǎn)，其高度和線速度應(yīng)為多大？地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星例例3【答案答案】3.6107 m3.1103 m/s【方法總結(jié)方法總結(jié)】(1)赤道上的物體隨地球自赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)所做的圓周運(yùn)動(dòng)和衛(wèi)星不同轉(zhuǎn)所做的圓周運(yùn)動(dòng)和衛(wèi)星不同(2)同步衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體具同步衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體具有相同的角速度和周期有相同的角速度和周期 變式訓(xùn)練3同步衛(wèi)星離地心距離為r，運(yùn)行速率為v1，加速度為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球的半徑為R，則下列比值正確的是()