2013高中物理 6-5、6 宇宙航行 經(jīng)典力學(xué)的局限性同步課件 新人教版必修2

1、第五節(jié)　宇宙航行第六節(jié)　經(jīng)典力學(xué)的局限性,1．了解人造衛(wèi)星的相關(guān)知識(shí)．2．知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度．3．理解掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系．4．了解以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)的適用范圍．,一、人造地球衛(wèi)星1．概念如圖所示，當(dāng)物體的 足夠大時(shí)，它將會(huì)圍繞 旋轉(zhuǎn)而不再落回地面，成為一顆繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的 ．,速度,地球,衛(wèi)星,2．原理：人造衛(wèi)星

2、繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力等于地球?qū)λ?．,萬有引力,,,二、三個(gè)宇宙速度的比較,7.9,11.2,16.7,最大,最小,地球,最小,太陽,最小,,,,三、夢想成真1957年10月 成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星；1969年7月美國“阿波羅11號(hào)”登上 ；2003年10月15日我國航天員 踏入太空．,蘇聯(lián),月球,楊利偉,四、經(jīng)典力學(xué)的成就和局

3、限性1．經(jīng)典力學(xué)的成就牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力定律在宏觀、低速、弱引力的廣闊領(lǐng)域，包括天體力學(xué)的研究中，經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn)，取得了巨大的成就．2．經(jīng)典力學(xué)的局限性(1)牛頓力學(xué)即經(jīng)典力學(xué)，它只適用于 、 的物體，不適用于 和 的物體．,宏觀,低速運(yùn)動(dòng),微觀,高速運(yùn)動(dòng),(2)狹義相對(duì)論闡述了物體以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)遵從的規(guī)律，得出了一些不同于經(jīng)

4、典力學(xué)的結(jié)論，如質(zhì)量要隨物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而 ．(3)20世紀(jì)20年代，建立了量子力學(xué)，它正確描述了 粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮了重要作用．(4)愛因斯坦的廣義相對(duì)論說明在 的作用下，牛頓的引力理論將不再適用．,增大,微觀,強(qiáng)引力,要使發(fā)射出去的人造衛(wèi)星能夠繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，則在地面發(fā)射時(shí)的速度需滿足什么要求？根據(jù)天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，在地面發(fā)射速度越大的衛(wèi)星到達(dá)太空繞地球做圓周運(yùn)

5、動(dòng)的速度越大還是越?。?一、宇宙速度　宇宙速度是在地球上滿足不同要求的發(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)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，v＝7.9 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v＝16.7 km/s.【特別提

6、醒】(1)第一宇宙速度是最大運(yùn)行速度，也是最小發(fā)射速度．(2)三個(gè)宇宙速度分別為在三種不同情況下在地面附近的最小發(fā)射速度．,二、人造地球衛(wèi)星1．人造地球衛(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

7、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．如圖所示．,【特別提醒】(1)發(fā)射人造衛(wèi)星的速度不能小于第一宇宙速度，要使衛(wèi)星離地越高，則需要的發(fā)射速度就越大，但發(fā)射速度不能大于第二宇宙速度，同時(shí)，發(fā)射速度越大，在越高軌道上衛(wèi)星的運(yùn)行速度越?。?2)人造衛(wèi)星在圓軌道上運(yùn)行時(shí)，由于萬有引力提供向心力，所以處于完全失重狀態(tài)，凡是和重力有關(guān)的現(xiàn)象都會(huì)消失．,3．地球同步衛(wèi)星相對(duì)于地面靜止

8、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，其特點(diǎn)如下：(1)同步衛(wèi)星的運(yùn)行方向和地球自轉(zhuǎn)方向一致．(2)同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期和地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T＝24 h.(3)同步衛(wèi)星的運(yùn)行角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度．(4)所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方，因?yàn)橐c地球同步，同步衛(wèi)星的軌道平面必須與赤道平面重合．,【特別提醒】(1)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ω及向心加速度an的大小均相同．(2)所有國家發(fā)射的同

9、步衛(wèi)星的軌道都與赤道為同心圓，它們都在同一軌道上運(yùn)動(dòng)且都相對(duì)靜止．,某人在一星球上以速率v豎直上拋一物體，經(jīng)時(shí)間t物體以速率v落回手中，已知該星球的半徑為R，求這星球上的第一宇宙速度．,【題后總結(jié)】1.處理行星、衛(wèi)星繞中心天體做圓周運(yùn)動(dòng)的問題中，萬有引力充當(dāng)向心力是解決問題的關(guān)鍵．2．第一宇宙速度是繞地球表面運(yùn)行的衛(wèi)星的速度，是衛(wèi)星的最大繞行速度．,【針對(duì)訓(xùn)練】1.理論上來說人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其速率(　　)A．一定等

10、于7.9 km/sB．等于或小于7.9 km/sC．一定大于7.9 km/sD．介于7.9 km/s和11.2 km/s之間解析：因?yàn)榈谝挥钪嫠俣?.9 km/s是圍繞地球運(yùn)動(dòng)的最大環(huán)繞速度，因此所有人造地球衛(wèi)星的速度都小于或等于第一宇宙速度，所以選項(xiàng)B正確．答案：B,如圖所示，a、b、c是大氣層外圓形軌道上運(yùn)行的三顆人造地球衛(wèi)星，a、b質(zhì)量相同且小于c的質(zhì)量，下面說法中正確的是,A．b、c的線速度大小相等且大于a的線速度B

11、．b、c的向心加速度相等且大于a的向心加速度C．b、c的周期相等且大于a的周期D．b、c的向心力相等且大于a的向心力,答案：C,【針對(duì)訓(xùn)練】2.火星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們的軌道近似為圓．已知火衛(wèi)一的周期為7小時(shí) 39分，火衛(wèi)二的周期為30小時(shí)18分，則兩顆衛(wèi)星相比(　　)A．火衛(wèi)一距火星表面較近B．火衛(wèi)二的角速度較大C．火衛(wèi)一的線速度較大D．火衛(wèi)二的向心加速度較大,因?yàn)門1＜T2，所以r1＜r2，v1＞v2

12、，ω1＞ω2，an1＞an2，則A、C正確，B、D錯(cuò)誤．答案：AC,答案：BC,【針對(duì)訓(xùn)練】3.同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地面不動(dòng)的人造地球衛(wèi)星，則下面說法中正確的是(　　)A．它可以在地面上任一點(diǎn)的正上方，且離地心的距離可按需要選擇不同的數(shù)值B．它可以在地面上任一點(diǎn)的正上方，但離地心的距離是一定的C．它只能在赤道的正上方，但離地心的距離可按需要選擇不同的數(shù)值D．它只能在赤道的正上方，且離地心的距離是一定的,答案：D,誤區(qū)：對(duì)同步衛(wèi)