2023新教材高中物理第三章萬有引力定律第四節(jié)宇宙速度與航天課件粵教版必修第二冊

第四節(jié)宇宙速度與航天核心素養(yǎng)點(diǎn)擊物理觀念(1)知道三個宇宙速度的含義(2)知道同步衛(wèi)星和其他衛(wèi)星的區(qū)別(3)了解發(fā)射速度與環(huán)繞速度的區(qū)別和聯(lián)系科學(xué)思維(1)會推導(dǎo)第一宇宙速度(2)會分析人造地球衛(wèi)星的受力和運(yùn)動情況，并能解決涉及人造地球衛(wèi)星運(yùn)動的問題科學(xué)態(tài)度與責(zé)任了解宇宙航行的歷程和進(jìn)展，感受人類對客觀世界不斷探究的精神和情感宇宙速度數(shù)值意義第一宇宙速度

km/s使航天器在地球表面附近繞地球做_____________

第二宇宙速度

km/s使航天器掙脫

引力束縛第三宇宙速度

km/s使航天器掙脫

引力束縛7.97.9勻速圓周運(yùn)動11.2地球16.7太陽2.判一判(1)在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星需到達(dá)的最小速度是7.9km/s。 ()(2)如果在地面發(fā)射衛(wèi)星的速度大于11.2km/s，衛(wèi)星會永遠(yuǎn)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16.7km/s。 ()√√×3．選一選如下圖，圖中v1、v2和v3分別為第一、第二和第三宇宙速度，三個飛行器a、b、c分別以第一、第二和第三宇宙速度從地面上發(fā)射，三個飛行器中能夠克服地球的引力，永遠(yuǎn)離開地球的是()A．只有a B．只有bC．只有c D．b和c解析：當(dāng)發(fā)射的速度大于等于第二宇宙速度時，衛(wèi)星會掙脫地球的引力，不再繞地球飛行。當(dāng)發(fā)射的速度大于等于第三宇宙速度時，衛(wèi)星會掙脫太陽的引力，飛出太陽系，選項D正確。答案：D環(huán)繞地球36

000靜止相同√√×3．想一想如下圖，在地球的周圍，有許多的衛(wèi)星在不同的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動。(1)這些衛(wèi)星的軌道平面有什么特點(diǎn)？提示：軌道平面過地心。(2)這些衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、向心加速度等都跟什么因素有關(guān)呢？提示：與軌道半徑有關(guān)。探究(一)宇宙速度的理解[問題驅(qū)動]如下圖是衛(wèi)星發(fā)射和三個宇宙速度的示意圖，思考以下問題：(1)第一宇宙速度有什么意義？提示：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的最大速度。(2)第二、第三宇宙速度有什么意義？提示：第二宇宙速度是衛(wèi)星能夠克服地球引力，永遠(yuǎn)離開地球的最小發(fā)射速度；第三宇宙速度是能夠掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系外的最小發(fā)射速度。

發(fā)射速度與人造地球衛(wèi)星的軌道關(guān)系(1)當(dāng)7.9km/s≤v發(fā)<11.2km/s時，衛(wèi)星繞地球做橢圓運(yùn)動。(2)當(dāng)11.2km/s≤v發(fā)<16.7km/s時，衛(wèi)星繞太陽旋轉(zhuǎn)，成為太陽系一顆“小行星〞。(3)當(dāng)v發(fā)≥16.7km/s時，衛(wèi)星脫離太陽的引力束縛跑到太陽系以外的空間中去。2．假設(shè)地球外表重力加速度為g，引力常量為G，地球的第一宇宙速度為v1，那么 ()A．根據(jù)題給條件可以估算出地球的質(zhì)量B．根據(jù)題給條件不能估算地球的平均密度C．第一宇宙速度v1是人造地球衛(wèi)星的最大發(fā)射速度，也是最小環(huán)繞速度D．在地球外表以速度2v1發(fā)射的衛(wèi)星將會脫離太陽的束縛，飛到太陽系之外3．地球上發(fā)射一顆近地衛(wèi)星需7.9km/s的速度，在月球上發(fā)射的近月衛(wèi)星需要多大速度？(地球和月球質(zhì)量之比M地∶M月＝81∶1，半徑之比R地∶R月＝3.7∶1)[重難釋解]1．人造地球衛(wèi)星的軌道由于衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的向心力由地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供，故衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的圓心必與地心重合，其運(yùn)行軌道可分為如下三類(如下圖)：(1)赤道軌道：衛(wèi)星的軌道與赤道共面，衛(wèi)星始終處于赤道正上方。(2)極地軌道：衛(wèi)星的軌道與赤道平面垂直，衛(wèi)星經(jīng)過兩極上空。(3)任意軌道：衛(wèi)星的軌道與赤道平面成某一角度。一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維[選自魯科版新教材“科學(xué)書屋〞]2004年，我國正式開展月球探測工程，并命名為“嫦娥工程〞。探月衛(wèi)星“嫦娥一號〞“嫦娥二號〞已完成“繞〞的任務(wù)。衛(wèi)星繞月運(yùn)行，獲得了月球外表影像、有關(guān)物質(zhì)元素分布等數(shù)據(jù)?！版隙鹑枿晹y“玉兔號〞月球車成功實現(xiàn)月球軟著陸，并開展月面巡視勘察以及月表形貌與地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查等科學(xué)探測，實現(xiàn)了“落〞的任務(wù)。2021年1月，“嫦娥四號〞探測器成功著陸月球反面南極—艾特肯盆地(如圖)，完成了“人類探測器首次實現(xiàn)月球反面軟著陸〞的壯舉。探月衛(wèi)星“嫦娥一號〞“嫦娥二號〞均繞月球運(yùn)行，請上網(wǎng)了解一下，“嫦娥一號〞“嫦娥二號〞衛(wèi)星中，哪顆衛(wèi)星的運(yùn)行周期更大些？“嫦娥四號〞探測器能用翻開降落傘的方法在月球反面實現(xiàn)軟著陸嗎？為什么？提示：“嫦娥一號〞離月球外表200km，“嫦娥二號〞離月球外表100km，所以“嫦娥一號〞的運(yùn)行周期更大些?！版隙鹚奶枿曁綔y器不能應(yīng)用降落傘實現(xiàn)軟著陸，因為月球外表沒有空氣。2．我國發(fā)射的“天宮二號〞空間實驗室繞地球運(yùn)行軌道比“天宮一號〞空間實驗室繞地球運(yùn)行軌道高約50km，假設(shè)“天宮二號〞和“天宮一號〞均繞地球做勻速圓周運(yùn)動。那么 ()A．“天宮二號〞繞地球運(yùn)行的線速度比“天宮一號〞繞地球運(yùn)行的線速度大B．“天宮二號〞與“天宮一號〞繞地球運(yùn)行的線速度大小相等C．“天宮二號〞繞地球運(yùn)動的周期比“天宮一號〞繞地球運(yùn)動的周期大D．“天宮二號〞與“天宮一號〞繞地球運(yùn)動的周期相等3．[選自魯科版新教材“例題〞]我國的量子科學(xué)實