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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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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

GM地T 4 R地 = 3.6×10 km 2 4π

2

≈ 5.6R地

地球同步卫星能否位于厦门正上方某一确定高度h 地球同步卫星能否位于厦门正上方某一确定高度h ?14

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同步卫星

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