高中物理 6.5-6.6.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(huì)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(shí)，知道近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的特點(diǎn)．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(duì)論、量子力學(xué)的關(guān)系．重點(diǎn)難點(diǎn)：宇宙速度及人造衛(wèi)星的有關(guān)問(wèn)題．,課前自主學(xué)案,一、宇宙速度1．第一宇宙速度(1)大?。篲___ 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__

2、______運(yùn)動(dòng)的最大速度．②使衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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?。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．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,太陽(yáng),二、同步衛(wèi)星　同步衛(wèi)星就是相對(duì)于地球____的衛(wèi)星，它只能處于____上空，它的運(yùn)動(dòng)周期

3、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(dòng)規(guī)律遵守普朗克的____理論；高速運(yùn)動(dòng)的物體遵守愛(ài)因斯坦的__________；強(qiáng)相互作用和弱相互作用都遵守愛(ài)因斯坦的__________．,靜止,赤道,24 h,宏觀、低速運(yùn)動(dòng),微觀、高速運(yùn)動(dòng),量子,狹義相對(duì)論,廣義相對(duì)論,核心要點(diǎn)突破,一、宇宙速度宇宙速度是在地球

4、上滿(mǎn)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(dòng)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(yáng)運(yùn)動(dòng)的人造行星或繞其他行星運(yùn)動(dòng)的人造衛(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

5、上發(fā)射物體，使之最后能脫離太陽(yáng)的引力范圍，飛到太陽(yáng)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(gè)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(dòng)的環(huán)繞速度，其不同于發(fā)射速度．,即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀)1．美國(guó)“新地平線(xiàn)”號(hào)探測(cè)器，已于美國(guó)東部時(shí)間2006年1月17日13時(shí)(北京

6、時(shí)間18日1時(shí))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(kāi)始長(zhǎng)達(dá)9年的飛向冥王星的太空之旅．擁有3級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的“宇宙神—5”重型火箭將以每小時(shí)5.76萬(wàn)公里的驚人速度把“新地平線(xiàn)”號(hào)送離地球，這個(gè)冥王星探測(cè)器將成為人類(lèi)有史以來(lái)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

7、，但沒(méi)有脫離太陽(yáng)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(dòng)時(shí)由地球?qū)λ娜f(wàn)有引力充當(dāng)向心力，地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力指向地心．而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力則時(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(guò)兩極點(diǎn)上空的極地軌道．當(dāng)然也應(yīng)存在著與赤

8、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(wèn)題時(shí)，常用公式“gR2＝GM”來(lái)替換出地球的質(zhì)量M，會(huì)使問(wèn)題解決起來(lái)更方便．(2)由于衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，它受到的萬(wàn)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狀態(tài)．,即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)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

9、轉(zhuǎn)軸線(xiàn)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(duì)環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí)，物體所受的合外力方向一定要指向圓心．對(duì)于這些衛(wèi)星而言，就要求所受的萬(wàn)有引力指向圓心，而衛(wèi)星所受的萬(wàn)有引力都指向地心，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B、C選項(xiàng)正確；對(duì)于同步衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，由

10、于相對(duì)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(xiàng)正確．,三、地球同步衛(wèi)星相對(duì)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(gè)特點(diǎn)：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(wàn)有引力提供的，萬(wàn)有引力必須在軌道平

11、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(shí)應(yīng)用 (即時(shí)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(mén)，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，下列表述正確的是(　　),課堂互動(dòng)講練,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