-6.6.宇宙航行、經(jīng)典力學(xué)的局限性課件 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,課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.會推導(dǎo)第一宇宙速度，知道第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，知道近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的特點．3．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)與相對論、量子力學(xué)的關(guān)系．重點難點：宇宙速度及人造衛(wèi)星的有關(guān)問題．,,,,,,,,,,,,核心要點突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第五節(jié)　第六節(jié),,課前自主學(xué)案,課前自主學(xué)案,一、宇宙速度1．第一宇宙速

2、度(1)大小：____ km/s(2)意義：①衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運(yùn)行的速度，也是繞地球做________運(yùn)動的最大速度．②使衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的最小地面發(fā)射速度．,7.9,勻速圓周,2．第二宇宙速度(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．3．第三宇宙速度(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．,11.2,地球,16.7,

3、太陽,二、同步衛(wèi)星　同步衛(wèi)星就是相對于地球____的衛(wèi)星，它只能處于____上空，它的運(yùn)動周期是_____.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)動規(guī)律遵守普朗克的____理論；高速運(yùn)動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,赤道,24 h,宏觀、低速

4、運(yùn)動,微觀、高速運(yùn)動,量子,狹義相對論,廣義相對論,核心要點突破,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)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動所具有的速度，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，v＝7.9 km/s.,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)動的人造行星或繞其他行星運(yùn)動的人造

5、衛(wèi)星所必需的最小發(fā)射速度，其大小為v＝11.2 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v＝16.7 km/s.,特別提醒：(1)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．(2)三個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．(3)運(yùn)行速度為人造衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動的環(huán)繞速度，其不同于發(fā)射速度．,即時應(yīng)用 (即時

6、突破，小試牛刀)1．美國“新地平線”號探測器，已于美國東部時間2006年1月17日13時(北京時間18日1時)借助“宇宙神—5”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，開始長達(dá)9年的飛向冥王星的太空之旅．擁有3級發(fā)動機(jī)的“宇宙神—5”重型火箭將以每小時5.76萬公里的驚人速度把“新地平線”號送離地球，這個冥王星探測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(　　),A．大于第一宇宙速度B．大于第二宇宙速度

7、C．大于第三宇宙速度D．小于并接近于第三宇宙速度解析：選ABD.此發(fā)射速度脫離了地球的束縛，但沒有脫離太陽的束縛，故此速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之間．所以A、B、D正確．,二、人造地球衛(wèi)星1．人造衛(wèi)星的軌道圖6－5－1,衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動時由地球?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)動的物體的向心力則時刻指向它做圓周運(yùn)動的圓心．因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的圓心必與地心重合，而這樣

8、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6－5－1.,特別提醒：(1)在處理衛(wèi)星的v、ω、T與半徑r的關(guān)系問題時，常用公式“gR2＝GM”來替換出地球的質(zhì)量M，會使問題解決起來更方便．(2)由于衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動時，它受到的萬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失重

9、狀態(tài)．,即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀)2.如圖6－5－2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．對環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動的衛(wèi)星而言(　　)圖6－5－2,A．衛(wèi)星的軌道可能為aB．衛(wèi)星的軌道可能為bC．衛(wèi)星的軌道可能為cD．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)動時，物體所受的合外力方向一定要指向圓心．對于這些衛(wèi)星而言，就要求所受的萬有引

10、力指向圓心，而衛(wèi)星所受的萬有引力都指向地心，所以A選項錯誤，B、C選項正確；對于同步衛(wèi)星來說，由于相對地球表面靜止，所以同步衛(wèi)星應(yīng)在赤道的正上空，因此D選項正確．,三、地球同步衛(wèi)星相對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)星有以下幾個特點：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．要

11、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ω及向心加速度a的大小均相同．,即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀)3．(2011年高考廣東卷)已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m，引力常量為G.有關(guān)同步衛(wèi)星

12、，下列表述正確的是(　　),課堂互動講練,某人在一星球上以速率v豎直上拋一物體，經(jīng)時間t物體以速率v落回手中，已知該星球的半徑為R，求該星球上的第一宇宙速度．,【思路點撥】　第一宇宙速度是環(huán)繞星球表面運(yùn)行的速度，即對應(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．,A．0.4 km/s　　　　　　B．1.8 km/sC．11 km/s D．36 km/s,宇宙飛船在半徑為R1

13、的軌道上運(yùn)行，變軌后的半徑為R2，R1＞R2，宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動，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,【答案】　D,變式訓(xùn)練2　(2011年高考山東卷)甲、乙為兩顆地球衛(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B．乙的速度大于第一宇宙

14、速度C．甲的加速度小于乙的加速度D．甲在運(yùn)行時能經(jīng)過北極的正上方,已知地球的半徑為R＝6400 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？,【答案】　3.6×107 m　3.1×103 m/s,【方法總結(jié)】　(1)赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)所做的圓周運(yùn)動和衛(wèi)星不同．(2)同步衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體具有相同的角速度和周期．,變式訓(xùn)練