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高中物理新课标人教版必修二精品课件：6.5《宇宙航行》

发布时间：2024-10-12 来源：未知

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新课标人教版课件系列

《高中物理》必修2 必修2

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6.5《宇宙航行》 6.5《宇宙航行》

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教学目标知识与技能： 1.了解人造卫星的有关知识. .了解人造卫星的有关知识. 2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度. .知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度. 过程与方法：通过用万有引力定律推导第一宇宙速度.培养学生运用知识解决问题的能力. 通过用万有引力定律推导第一宇宙速度.培养学生运用知识解决问题的能力. 情感、态度与价值观： 1.通过介绍我国在卫星发射方面的情况.激发学生的爱国热情. .通过介绍我国在卫星发射方面的情况.激发学生的爱国热情. 2.感知人类探索宇宙的梦想.促使学生树立献身科学的人生价值观. .感知人类探索宇宙的梦想.促使学生树立献身科学的人生价值观. 教学重点：第一宇宙速度的推导. 第一宇宙速度的推导. 教学难点：运行速率与轨道半径之间的关系. 运行速率与轨道半径之间的关系. 运行速率与轨道半径之间的关系教学方法：探究、讲授、讨论、练习探究、讲授、讨论、教具准备：录像资料、多媒体课件录像资料、录像资料

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一、人造卫星的发射原理二、宇宙速度三、人造卫星的运动规律四、地球同步卫星

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一、人造卫星的发射原理金太阳新课标资源网 http://www.77cn.com.cn 老师都说好! 老师都说好!

牛顿设想：抛出速度很大时，牛顿设想：抛出速度很大时，物体就不会落加地面 5

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设地球质量为M,半径为。设地球质量为，半径为R。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m,轨道半径为r。在圆轨道上运行，质量为，轨道半径为。那么，那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算如何推算？速度如何推算？

Mm v G 2 =m r r

2

GM v= v= r

v∝

1 r

卫星离地心越远，它运行的速度越慢。卫星离地心越远，它运行的速度越慢。6

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近地面的卫星的速度是多少呢？近地面的卫星的速度是多少呢？已知：G = 6.67 ×10 N m / kg 24 6 M = 5.89 × 10 kg R = 6.37 ×10 m2 2 11

v1 =

GM R

=

6.67×10 11×5.89×1024 6 6.37×10

m/ s = 7.9km/ s

这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射

速度叫做第一宇最低发射速度，有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度。宙速度。7

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二、宇宙速度

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1、第一宇宙速度： (环绕速度) 第一宇宙速度：环绕速度) 人造卫星GM = 7.9km / s v1 = R法二：v1 = gR = 7.9km / s地球 V1=7.9km/s V3=16.7km/s V2=11.2km/s

2、第二宇宙速度：第二宇宙速度：脱离速度) (脱离速度)v2 = 11.2km / s

→人造行星

11.2km/s>v>7.9km/s

3、第三宇宙速度：(逃逸速度) 第三宇宙速度：(逃逸速度) :(逃逸速度v3 = 16.7km / s

→人造恒星8

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概念辨析

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发射速度和运行速度

1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开、发射速度：发射装置时的速度。发射装置时的速度。

①宇宙速度均指发射速度 ②第一宇宙速度为在地面发射卫星的最小速度，小速度，也是环绕地球运行的最大速度 2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做、运行速度：匀速圆周运动的速度。匀速圆周运动的速度。GM v1 = r

r↗ v↘

近地卫星 v发 = v运其它卫星 v发 >v运9

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老师都说好! 人造卫星的运动规律三、金太阳新课标资源网 http://www.77cn.com.cn 老师都说好!

M地m卫 GM地 2 (2) 由 G 2 = m卫ω r得:ω = 3 r r 2 3 M地m卫 4π r (3) 由G 2 = m卫 2 r得T = 2π : r T GM地可见：可见：v、ω、T 与 r 为一一对应关系10

M地m卫 GM地 v (1) 由 G 2 = m卫得:v = r r r

2

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练习：金太阳新课标资源网 http://www.77cn.com.cn 老师都说好! 求近地卫星的周期老师都说好!

r T = 2π GM 地

3

(6.37×10 ) s = 2×3.14× 11 24 6.67×10 ×5.89×106 3

= 5.07 ×10 s = 84.5 min3

我们能否发射一颗周期为 50min的卫星呢的卫星呢？ 50min的卫星呢？11

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地球同步卫星四、金太阳新课标资源网 http://www.77cn.com.cn

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1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的、人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：做匀速圆周运动，它的周期：T=24h 2、所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一 2、所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上，即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，卫星离地面高度为定值。赤道平面重合，卫星离地面高度为定值。

对同步卫星：对同步卫星：其r、 v、ω、T 、g 均为定值12

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小结

特点： (1)定点在赤道上空 (2)周期与地球自转周期相同 (3)距离地面的高度高度一定(约距地面36000km) )距离地面的高度高度一定(约距地面36000km) (5)线速度大小

(约为3.1km/s) (约为3.1km/s)

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练习： : 练习金太阳新课标资源网

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求同步卫星离地面高度

设星地高为卫离面度 h GM地m 2π 2 卫由 = m ( ) (R地 + h) 卫 2 h T (R地 + h)3

解 h= 得