高中物理 第六章 万有引力与航天 5 宇宙航行课件 新人教版必修2

2019/7/17
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精选最新中小学教学课件
成才之路 ·物理
人教版 ·必修2
路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
第六章 万有引力航天
1 情景切入 2 知识导航 3 学法指导
情景切入
日出日落，斗转星移，神秘的宇宙壮 丽璀璨……
当我们远古的祖先惊叹星空的玄妙 时，他们就开始试图破译日月星辰等天文 现象的奥秘……到了 17 世纪牛顿以他伟 大的工作把天空中的现象与地面上的现象 统一起来，成功地解释了天体运动的规律。
编后语
常常可见到这样的同学，他们在下课前几分钟就开始看表、收拾课本文具，下课铃一响，就迫不及待地“逃离”教室。实际上，每节课刚下课时的几分 钟是我们对上课内容查漏补缺的好时机。善于学习的同学往往懂得抓好课后的“黄金两分钟”。那么，课后的“黄金时间”可以用来做什么呢？
一、释疑难
对课堂上老师讲到的内容自己想不通卡壳的问题，应该在课堂上标出来，下课时，在老师还未离开教室的时候，要主动请老师讲解清楚。如果老师已经 离开教室，也可以向同学请教，及时消除疑难问题。做到当堂知识，当堂解决。
• 第二单元(第4节、第5节)：展示现在，即列举万有 引力理论的巨大成就。一是其理论成就“称量地球 的质量”、“未知天体的发现”等，二是其实践成 就，航天事业的发展及其巨大成果。
• 第三单元(第6节)：展望未来，指出万有引力定律与 任何其他理论一样，有其局限性。
• 本章的重点是万有引力定律的发现过程和该定律的 具体应用。难点是利用万有引力定律解决航空航天 及天体运动的实际问题。
所
需
向

答案：CD
4．关于行星的运动，下列说法不正确的是( ) A．行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大 B．行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大 C．水星轨道的半长轴最短，公转周期最小 D．海王星离太阳“最远”，绕太阳运行的公转周期最大
解析：由开普勒第三定律可知，Ta32＝k(常量)．则行星轨道的半长轴越长， 公转周期越大，选项 B 正确；水星轨道的半长轴最短，其公转周期最小，选项 C 正确；海王星离太阳“最远”，绕太阳运行的公转周期最大，选项 D 正确； 公转轨道半长轴的大小与自转周期无关，选项 A 错误．
答案：A
5．(多选题)关于开普勒行星运动的公式RT23＝k，以下理解正确的是(
)
A．k 是一个与行星无关的量
B．若地球绕太阳运转轨道的半长轴为 R 地，周期为 T 地；月球绕地球运转
轨道的半长轴为 R 月，周期为 T 月，则RT2地3地＝RT2月3月
C．T 表示行星运动的自转周期
D．T 表示行星运动的公转周期
解析：冬至日前后，地球位于近日点附近，夏至日前后地球位于远日点附 近，由开普勒第二定律可知近日点速率最大，故 A 对、B 错；春夏两季平均速 率比秋冬两季平均速率小，又因所走路程基本相等，故春夏两季时间长，春夏 两季一般在 186 天左右，而秋冬两季只有 179 天左右，C 错、D 对．
答案：AD
二、非选择题(本题有 4 小题，共 44 分) 9．(8 分)已知两行星绕太阳运动的半长轴之比为 b，则它们的公转周期之 比为________．
解析：天体的运动与地面上物体的运动都遵循相同的物理规律，都遵守牛 顿运动定律等，A 错；天体的运动轨道都是椭圆，而非圆，只是椭圆比较接近 圆，有时将椭圆当作圆处理，但椭圆毕竟不是圆，B 错；太阳从东边升起，又 从西边落下，是地球自转的结果，C 错．

(1)双星的轨道半径之比； (2)双星的线速度之比； (3)双星的角速度．
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[解析] 设二者轨迹圆的圆心为O.圆半径分别为R1和R2. 由万有引力提供向心力有： GmL1m2 2＝m1ω2R1 ①
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GmL1m2 2＝m2ω2R2 ②
(1)①②两式相除，得RR12＝mm21. (2)因为v＝ωR，所以vv12＝RR12＝mm21. (3)由几何关系知：R1＋R2＝L ③
m1＋m2＝4GπT2L23，其中L为双星间的距离．
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2．冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，质量 比约为7∶1，同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动．由此 可知，冥王星绕O点运动的( )
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A．轨道半径约为卡戎的17 B．角速度大小约为卡戎的17 C．线速度大小约为卡戎的7倍 D．向心力大小约为卡戎的7倍
第三宇宙速度：16.7 km/s 经典力学的局限性：只适用于低速运动，宏观物体，弱相互作用.
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专题1 开普勒定律与万有引力定律的应用 1．开普勒定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫 星绕行星的运动．我们可以从以下三方面应用开普勒定律迅速 解决天体运动问题． (1)利用开普勒第二定律比较线速度的大小或求线速度． (2)利用开普勒第三定律估算天体间的距离或天体运动的轨 道半径． (3)利用开普勒第三定律求周期．
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专题3 人造卫星的相关问题 1．发射速度与环绕速度 (1)发射速度：发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置 的初速度，一旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫 星，发射速度不能小于第一宇宙速度．前面所说的第一宇宙速 度、第二宇宙速度和第三宇宙速度都指的是发射速度．

宇宙航行
1981年4月12日，世界上第一架航 天飞机哥伦比亚号发射成功。同年 11月12日和1982年3月22日、6月 27日又相继进行了3次试飞，均获 得成功。 但在2003年2月1日，哥伦比亚号航 天飞机在重返地面的过程中突然发 生解体燃烧，航天飞机上的七名宇 航员全部遇难。（其中有6名美国 人、1名以色列人）
则 v gR 9.86.4106 m / s
7.9km/ s 宇宙航行
思考：地面上的物体如何才能获得这么大的速度？
由此可见：要发射一颗绕地球半径运行的人造卫星， 发射速度必须等于7.9km/s 。所以宇宙第一速度是最 小的发射速度。
所谓发射速度是指卫星在地面附近离开发射火 箭的初速度。要发射一颗人造地球卫星，其发射 速度就不能小于第一宇宙速度。
Mm
2
G r2
m r
由此解出: GM
r
将地球质量M及轨道半径r代入，可得同步通讯
卫星的速率
GM r
6.67
10-11 6.0 4.2 107
1024
m
/
s
3.1103
m
/
s
宇宙航行
同步卫星发射过程
卫星的变宇轨宙航行问题
四、梦想成真 世界航天史
1957年10月4日，原苏联发 射了世界上第一颗人造地球卫 星。卫星重83.6kg，每96min 绕地球飞行一圈。
造地球卫星，简称 人造卫星
由此可见，人造地球卫星运行遵
从的规律是：卫星绕地球做匀速圆
周运动，地球对卫星的引力提供向
心力。
宇宙航行
思考与讨论：如图所示，A、B、C、D四条轨 道中可以作为卫星轨道的是哪一条？ 探究问题一：
根据：卫星做圆周运动的 向心力必须指向地心。