第六章万有引力与航天
第六章 万有引力与航天
第五节宇宙航行 第六节经典力学的局限性 学习目标 重点难点 知道三个宇宙速度的 L第一宇宙速度的推导和理解 2解掌握人造卫星的/价/的郑星的线速度、角速度、周期与半径 含义,会推导第一宇宙 2人造 速度 重 3分析、总结人造卫星问题的处理思路. 线速度、角速度、周期4了解经典力学的局限性,知道其适用范围 与轨道半径的关系 3.了解人造卫星的相关 知识及我国卫星发射的 1第一宇宙速度的理解. 情况,激发学生的爱国难 2人造卫星的线速度、角速度、周期与半径 热情. 点|的关系 4了解科学理论的相对 3物体质量与速度关系的理解和应用. 性,体会科学理论是不 4经典力学与相对论、量子力学的关系 断发展和完善的
第五节 宇宙航行 第六节 经典力学的局限性 学 习 目 标 重 点 难 点 1.知道三个宇宙速度的 含义，会推导第一宇宙 速度． 2.理解掌握人造卫星的 线速度、角速度、周期 与轨道半径的关系． 3.了解人造卫星的相关 知识及我国卫星发射的 情况，激发学生的爱国 热情． 4.了解科学理论的相对 性，体会科学理论是不 断发展和完善的 重 点 1.第一宇宙速度的推导和理解． 2.人造卫星的线速度、角速度、周期与半径 的关系． 3.分析、总结人造卫星问题的处理思路． 4.了解经典力学的局限性，知道其适用范围 难 点 1.第一宇宙速度的理解． 2.人造卫星的线速度、角速度、周期与半径 的关系． 3.物体质量与速度关系的理解和应用． 4.经典力学与相对论、量子力学的关系
教材提炼自主学习 知识点一宇宙航行 提炼知识 1.牛顿的“卫星设想” 如图所示,当物体的初速度足够大时, 它将会围绕地球旋转而不再落回地面,成为 颗绕地球转动的人造卫星 2.原理 般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周 运动,向心力由地球对它的万有引力提供,即G M m,则卫星在轨道上运行的线速度=GM
知识点一 宇宙航行 提炼知识 1．牛顿的“卫星设想”． 如图所示，当物体的初速度足够大时， 它将会围绕地球旋转而不再落回地面，成为 一颗绕地球转动的人造卫星． 2．原理． 一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周 运动，向心力由地球对它的万有引力提供，即 G M m r 2 ＝ m v 2 r ，则卫星在轨道上运行的线速度 v＝ GM r ．
3.宇宙速度 宇宙速度数值 意义 第一宇宙 卫星在地球表面附近绕地 1.9 km/s 速度 球做匀速圆周运动的速度 第二宇宙 使卫星挣脱地球引力束缚 11.2 km/s 速度 的最小地面发射速度 第三宇宙 使卫星挣脱太阳引力束缚 16.7km/s 速度 的最小地面发射速度
3．宇宙速度． 宇宙速度 数值 意义 第一宇宙 速度 7.9 km/s 卫星在地球表面附近绕地 球做匀速圆周运动的速度 第二宇宙 速度 11.2 km/s 使卫星挣脱地球引力束缚 的最小地面发射速度 第三宇宙 速度 16.7 km/s 使卫星挣脱太阳引力束缚 的最小地面发射速度
判断正误 在地面上发射人造卫星的最小速度是79 km.() 2.在地面上发射火星探测器的速度应为12km/s <0<16,7km/s.( 3.要发射离开太阳系进入银河系的探测器,所需发 射速度至少为167km/s() 答案:1.√2.√3.√
判断正误 1 ． 在 地 面 上 发 射 人 造 卫 星 的 最 小 速 度 是 7.9 km/s.( ) 2．在地面上发射火星探测器的速度应为 11.2 km/s ＜v＜16.7 km/s.( ) 3．要发射离开太阳系进入银河系的探测器，所需发 射速度至少为 16.7 km/s.( ) 答案：1.√ 2.√ 3.√
小试身手 1.(多选)可以发射这样的人造地球卫星,其圆轨道 A.与地球表面上某一纬度线(非赤道是共面同心圆 B.与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆 C.与地球表面上的赤道线是共面同心圆,且卫星相对 地球表面是静止的 D.与地球表面上的赤道线是共面同心圆,但卫星相对 地球表面是运动的
小试身手 1．(多 选)可以发射这样的人造地球卫星，其圆轨道 ( ) A．与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面同心圆 B．与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆 C．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对 地球表面是静止的 D．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对 地球表面是运动的
解析:如图甲所示,O为地心,O为某纬度面上卫星 圆轨道的圆心(在地轴上),由图可看出万有引力的一个分 力提供卫星做圆周运动的向心力,万有引力的另一个分力 会使卫星离开该纬度平面,则选项A错误; O 图甲 图乙 图丙 如图乙所示,万有引力全部用于提供卫星做圆周运动 的向心力,由于地球自转,轨道平面不会固定于某一经线 决定的平面,则选项B错误;
解析：如图甲所示，O 为地心，O′为某纬度面上卫星 圆轨道的圆心(在地轴上)，由图可看出万有引力的一个分 力提供卫星做圆周运动的向心力，万有引力的另一个分力 会使卫星离开该纬度平面，则选项 A 错误； 如图乙所示，万有引力全部用于提供卫星做圆周运动 的向心力，由于地球自转，轨道平面不会固定于某一经线 决定的平面，则选项 B 错误；
如图丙所示,赤道上空所受到的万有引力全部用来 提供卫星做圆周运动的向心力,只要在一定的高度,卫 星的运动周期与地球自转周期相同,卫星与地面就可以 相对静止,即形成同步卫星,则选项C正确; 只要不在同步卫星轨道上的卫星均是相对地球表面 运动的,故选项D正确 答案:CD
如图丙所示，赤道上空所受到的万有引力全部用来 提供卫星做圆周运动的向心力，只要在一定的高度，卫 星的运动周期与地球自转周期相同，卫星与地面就可以 相对静止，即形成同步卫星，则选项 C 正确； 只要不在同步卫星轨道上的卫星均是相对地球表面 运动的，故选项 D 正确． 答案：CD
知识点二经典力学及其局限性 提炼知识 1.从低速到高速 (1)经典力学的基础是牛顿运动定律,牛顿运动定律和 万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔区域,包括天 体力学的研究中,经受了实践的检验,取得了巨大的成就 (2)狭义相对论阐述物体以接近光的速度运动时所遵从 的规律
知识点二 经典力学及其局限性 提炼知识 1．从低速到高速． (1)经典力学的基础是牛顿运动定律，牛顿运动定律和 万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔区域，包括天 体力学的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就． (2)狭义相对论阐述物体以接近光的速度运动时所遵从 的规律．
(3)在经典力学中,物体的质量是不变的,而狭义相 对论指出,质量要随物体运动速度的增大而增大,即m ,两者在速度远小于光速的条件下是统一的 2.从宏观到微观. (1)从19世纪末至20世纪初,物理学研究深入到微 观世界,发现了电子、质子、中子等微观粒子,而且发现 它们不仅具有粒子性,同时还具有波动性20世纪20年 代,量子力学建立,它能够正确地描述微观粒子运动的规 律性,并在现代科学技术中发挥了重要作用
(3)在经典力学中，物体的质量是不 变的，而狭义相 对论指出，质量要随物体运动速度的增大而增大，即 m ＝ m0 1－ v 2 c 2 ，两者在速度远小于光速的条件下是统一的． 2．从宏观到微观． (1)从 19 世纪末至 20 世纪初，物理学研究深入到微 观世界，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发现 它们不仅具有粒子性，同时还具有波动性.20 世纪 20 年 代，量子力学建立，它能够正确地描述微观粒子运动的规 律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用．