2018-2019學年高中物理 第三章 萬有引力定律及其應(yīng)用 第三節(jié) 飛向太空課件 粵教版必修2.ppt

第三節(jié) 飛向太空,第三章 萬有引力定律及其應(yīng)用,內(nèi)容索引,達標檢測 檢測評價 達標過關(guān),自主預(yù)習 預(yù)習新知 夯實基礎(chǔ),重點探究 啟迪思維 探究重點,自主預(yù)習,1.火箭的原理 利用火藥燃燒向后急速噴出的氣體產(chǎn)生的 ，使火箭 射出. 2.火箭的組成：主要有 和 兩部分. 3.多級火箭：多級火箭是用幾個火箭連接而成的火箭組合.一般用三級.火箭起飛時，第一級火箭的發(fā)動機“點火”，推動各級火箭一起前進，當這一級的燃料燃盡后，第二級火箭開始工作，并自動脫掉_ ；第二級火箭在第一級火箭基礎(chǔ)上進一步加速，以此類推，最終達到所需要的 .,一、火箭,反作用力,向前,殼體,燃料,第一級火箭的,外殼,速度,1.遨游太空 1957年10月4日， 發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星.1961年4月12日，世界第一艘載人宇宙飛船“東方1號”帶著蘇聯(lián)宇航員 環(huán)繞地球一圈. 1969年7月20日， 的“阿波羅11號”宇宙飛船將兩名宇航員送上了月球.1971年4月9日，蘇聯(lián)發(fā)射了“禮炮1號” .1973年，美國將“天空實驗室” 送入太空，實現(xiàn)了人類無法在地面上進行的各種科學實驗.1981年4月12日，美國“哥倫比亞號” 首次載人航天飛行試驗成功.2003年10月15日，我國首次 航天飛行取得圓滿成功.,二、航天技術(shù)的發(fā)展歷程,加加林,美國,空間站,空間站,航天飛機,載人,蘇聯(lián),2.空間探測器 1962年美國的“水手2號”探測器第一次對 進行了近距離考察.1989年美國宇航局發(fā)射的“伽利略號”探測器飛行6年到達 ，對 進行了長達7年的考察.2003年美國的“勇氣號”與“機遇號” 探測器分別發(fā)射成功.經(jīng)過七個多月的旅行后，“勇氣號”于2004年1月登陸 . 2007年中國的“嫦娥一號”月球探測器發(fā)射成功. 2010年中國的“嫦娥二號”月球探測器發(fā)射成功. 2013年中國的“嫦娥三號”月球探測器成功登月.,金星,木星,木星,火星,火星,即學即用 判斷下列說法的正誤. (1)在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度是7.9 km/s.( ) (2)如果在地面發(fā)射衛(wèi)星的速度大于11.2 km/s，衛(wèi)星會永遠離開地球.( ) (3)要發(fā)射一顆人造月球衛(wèi)星，在地面的發(fā)射速度應(yīng)大于16.7 km/s.( ) (4)使火箭向前射出的力是它利用火藥燃燒向后急速噴出的氣體產(chǎn)生的作用力.( ),答案,重點探究,一、火箭與人造衛(wèi)星的發(fā)射,1.人造衛(wèi)星：人造衛(wèi)星要進入飛行軌道必須有足夠大的速度.發(fā)射速度大于7.9 km/s可進入繞地球飛行的軌道，成為人造地球衛(wèi)星；發(fā)射速度大于或等于11.2 km/s可成為太陽的人造行星或飛到其他行星上去. 2.三級火箭 (1)一級火箭的最終速度達不到發(fā)射人造衛(wèi)星所需要的速度，發(fā)射衛(wèi)星要用多級火箭.,(2)三級火箭的工作過程 火箭起飛時，第一級火箭的發(fā)動機“點火”，燃料燃盡后，第二級火箭開始工作，并且自動脫掉第一級火箭的外殼，以此類推 由于各級火箭的連接部位需大量附屬設(shè)備，這些附屬設(shè)備具有一定的質(zhì)量，并且級數(shù)越多，連接部位的附屬設(shè)備質(zhì)量越大，并且所需的技術(shù)要求也相當精密，因此，火箭的級數(shù)并不是越多越好，一般用三級火箭.,例1 (多選)一顆人造地球衛(wèi)星以初速度v發(fā)射后，可繞地球做勻速圓周運動，若使發(fā)射速度增大為2v，則該衛(wèi)星可能 A.繞地球做勻速圓周運動 B.繞地球運動，軌道變?yōu)闄E圓 C.不繞地球運動，成為太陽的人造行星 D.掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙,答案,解析,解析 以初速度v發(fā)射后能成為人造地球衛(wèi)星，可知發(fā)射速度v一定大于第一宇宙速度7.9 km/s；當以2v速度發(fā)射時，發(fā)射速度一定大于15.8 km/s，已超過了第二宇宙速度11.2 km/s，也可能超過第三宇宙速度16.7 km/s，所以此衛(wèi)星不再繞地球運行，可能繞太陽運行，或者飛到太陽系以外的宇宙，故選項C、D正確.,1.人造地球衛(wèi)星的軌道特點 衛(wèi)星繞地球運動的軌道可以是橢圓軌道，也可以是圓軌道. (1)衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運動時，地心是橢圓的一個焦點，衛(wèi)星的周期和半長軸的關(guān)系遵循開普勒第三定律.,二、人造地球衛(wèi)星,(2)衛(wèi)星繞地球沿圓軌道運動時，因為地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供了衛(wèi)星繞地球運動的向心力，而萬有引力指向地心，所以地心必定是衛(wèi)星圓軌道的圓心.,(3)衛(wèi)星的軌道平面可以在赤道平面內(nèi)(如同步衛(wèi)星)，可以通過兩極上空(極地軌道)，也可以和赤道平面成任一角度，如圖1所示.,圖1,2.地球同步衛(wèi)星 地球同步衛(wèi)星位于地球赤道上方，相對于地面靜止不動，它跟地球的自轉(zhuǎn)角速度相同，廣泛應(yīng)用于通信，又叫同步通信衛(wèi)星. 地球同步衛(wèi)星的特點見下表：,例2 (多選)“靜止”在赤道上空的地球同步氣象衛(wèi)星把廣闊視野內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)發(fā)回地面，為天氣預(yù)報提供準確、全面和及時的氣象資料.設(shè)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，下列說法中正確的是 A.同步衛(wèi)星距地面的高度是地球半徑的(n1)倍 B.同步衛(wèi)星運行速度是第一宇宙速度的 C.同步衛(wèi)星的運行速度是地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)獲得的速度的 D.同步衛(wèi)星的向心加速度是地球表面重力加速度的 (忽略地球的自轉(zhuǎn)效應(yīng)),答案,解析,解析 地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，所以同步衛(wèi)星距地面的高度是地球半徑的(n1)倍，A正確.,同步衛(wèi)星與地球赤道上的物體具有相同的角速度，根據(jù)vr知，同步衛(wèi)星的運行速度是地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的速度的n倍，C錯誤.,針對訓練1 如圖2所示，中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng).其中有靜止軌道同步衛(wèi)星和中地球軌道衛(wèi)星.已知中地球軌道衛(wèi)星的軌道高度在5 00015 000 km，則下列說法正確的是 A.中地球軌道衛(wèi)星的線速度小于靜止軌道同步衛(wèi)星的線 速度 B.上述兩種衛(wèi)星的運行速度可能大于7.9 km/s C.中地球軌道衛(wèi)星繞地球一圈時間大于24小時 D.靜止軌道同步衛(wèi)星的周期大于中地球軌道衛(wèi)星的周期,答案,圖2,例3 如圖3所示，A為地面上的待發(fā)射衛(wèi)星，B為近地圓軌道衛(wèi)星，C為地球同步衛(wèi)星.三顆衛(wèi)星質(zhì)量相同，三顆衛(wèi)星的線速度大小分別為vA、vB、vC，角速度大小分別為A、B、C，周期分別為TA、TB、TC，向心加速度分別為aA、aB、aC，則 A.ACaB,三、“赤道上物體”“同步衛(wèi)星”和“近地衛(wèi)星”的比較,圖3,答案,解析,解析 同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)同步，故TATC，AC，由vr及a2r得vCvA，aCaA,知vBvC，BC，TBaC. 故可知vBvCvA，BCA，TBaCaA.選項A正確，B、C、D錯誤.,同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、赤道上物體的比較 1.同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星 相同點：都是萬有引力提供向心力 由上式比較各運動量的大小關(guān)系，即r越大，v、a越小，T越大.,2.同步衛(wèi)星和赤道上物體 相同點：周期和角速度相同 不同點：向心力來源不同 對于同步衛(wèi)星，有 mam2r 對于赤道上物體，有 mgm2r 因此要通過vr，a2r比較兩者的線速度和向心加速度的大小.,針對訓練2 (多選)關(guān)于近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、赤道上物體，以下說法正確的是 A.都是萬有引力等于向心力 B.赤道上的物體和同步衛(wèi)星的周期、線速度、角速度都相等 C.赤道上的物體和近地衛(wèi)星的線速度、周期不同 D.同步衛(wèi)星的周期大于近地衛(wèi)星的周期,答案,解析,解析 赤道上的物體是由萬有引力的一個分力提供向心力，A項錯誤； 赤道上的物體和同步衛(wèi)星有相同周期和角速度，但線速度不同，B項錯誤；,赤道上物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星三者間的周期關(guān)系為T赤T同T近，根據(jù)vr可知v赤v同，則線速度關(guān)系為v赤v同v近，故C項正確.,達標檢測,1.(人造衛(wèi)星的發(fā)射)2013年6月11日17時38分，“神舟十號”飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，航天員王亞平進行了首次太空授課.在飛船進入離地面343 km的圓形軌道環(huán)繞地球飛行時，它的線速度大小 A.等于7.9 km/s B.介于7.9 km/s和11.2 km/s之間 C.小于7.9 km/s D.介于7.9 km/s和16.7 km/s之間,1,2,3,4,答案,解析,1,2,3,4,2.(對同步衛(wèi)星的認識)下列關(guān)于我國發(fā)射的“亞洲一號”地球同步通訊衛(wèi)星的說法，正確的是 A.若其質(zhì)量加倍，則軌道半徑也要加倍 B.它在北京上空運行，故可用于我國的電視廣播 C.它以第一宇宙速度運行 D.它運行的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同,答案,解析,1,2,3,4,解析 由同步衛(wèi)星的軌道固定可知軌道半徑與衛(wèi)星質(zhì)量無關(guān)，A錯； 同步衛(wèi)星的軌道平面必須與赤道平面重合，即在赤道上空運行，不能在北京上空運行，B錯； 第一宇宙速度是衛(wèi)星在最低圓軌道上運行的速度，而同步衛(wèi)星在高軌道上運行，其運行速度小于第一宇宙速度，C錯； 所謂“同步”就是衛(wèi)星保持與赤道上某一點相對靜止，所以同步衛(wèi)星的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同，D對.,3.(對同步衛(wèi)星的認識)(多選)我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號01星”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)過4次變軌控制后，成功定點在東經(jīng)77赤道上空的同步軌道.關(guān)于成功定點的“天鏈一號01星”，下列說法中正確的是 A.運行速度大于7.9 km/s B.離地面高度一定，相對地面靜止 C.繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度大 D.向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等,1,2,3,4,答案,解析,1,2,3,4,由于“天鏈一號01星”的運行周期T是一定的，所以軌道半徑r一定，離地面的高度一定，B正確.,1,2,3,4,同步衛(wèi)星與靜止在赤道上的物體具有相同的轉(zhuǎn)動周期T，且赤道上物體的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，由a( )2r得赤道上物體的向心加速度小于同步衛(wèi)星的向心加速度，D錯誤.,4.(同步衛(wèi)星與赤道上物體及近地衛(wèi)星的比較)(多選)如圖4所示，同步衛(wèi)星與地心的距離為r，運行速率為v1，向心加速度為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，地球半徑為R，則下列比值正確的是,1,2,3,4,答案,解析,圖4,解析 同步衛(wèi)星：軌道半徑為r，運行速率為v1，向心加速度為a1； 地球赤道上的物體：軌道半徑為R，隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2； 以第一宇宙速度運行的衛(wèi)星為近地衛(wèi)星. 對于衛(wèi)星，其共同特點是萬有引力提供向心力，,對于同步衛(wèi)星和地球赤道上的物體，其共同特點是角速度相等，則a2r，,1,2,3,4,