《拓展课 突破卫星运行问题中的“三个难点”》万有引力与宇宙航行PPT优质课件
拓展点一 卫星的变轨问题
1.卫星变轨问题的处理
卫星在运动中的“变轨”有两种情况：离心运动和近心运动。当万有引力恰好提供卫星做圆周运动所需的向心力，即GMmr2＝mv2r时，卫星做匀速圆周运动；当某时刻速度发生突变，所需的向心力也会发生突变，而突变瞬间万有引力不变。
(1)制动变轨：卫星的速率变小时，使得万有引力大于所需向心力，即GMmr2＞mv2r，卫星做近心运动，轨道半径将变小。
(2)加速变轨：卫星的速率变大时，使得万有引力小于所需向心力，即GMmr2＜mv2r，卫星做离心运动，轨道半径将变大。
2.变轨过程
(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上，如图所示。
(2)在A点(近地点)点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供在轨道Ⅰ上做圆周运动的向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ。
(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆轨道Ⅲ。
3.变轨过程各物理量分析
(1)两个不同轨道的“切点”处线速度v不相等，图中vⅢ＞vⅡB，vⅡA＞vⅠ。
(2)同一个椭圆轨道上近地点和远地点线速度大小不相等，从远地点到近地点线速度逐渐增大。
(3)两个不同圆轨道上的线速度v不相等，轨道半径越大，v越小，图中vⅠ＞vⅢ。
[试题案例]
[例1] (多选)发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示。当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是( )
A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B.卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度
C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度
D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度
[针对训练1] (多选)如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则( )
A.该卫星的发射速度必定大于11.2 km/s
B.卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9 km/s
C.在椭圆轨道上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度
D.卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ
拓展点二 同步卫星、近地卫星、赤道上物体物理量的比较
1.相同点
(1)都以地心为圆心做匀速圆周运动。
(2)同步卫星与赤道上的物体具有相同的角速度。
2.不同点
(1)向心力的不同
同步卫星、近地卫星均由万有引力提供向心力，GMmr2＝mv2r；而赤道上的物体随地球自转做圆周运动的向心力(很小)是万有引力的一个分力，GMmr2≠mv2r。
(2)向心加速度的不同
[针对训练2] 地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动，向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略)的向心力为F2，向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为ω2；地球同步卫星的向心力为F3，向心加速度为a3，线速度为v3，角速度为ω3。地球表面重力加速度为g，第一宇宙速度为v，假设三者质量相等，则( )
A.F1＝F2＞F3 B.a1＝a2＝g＞a3
C.v1＝v2＝v＞v3 D.ω1＝ω3＜ω2
... ... ...
《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道爱因斯坦的两条假设，了解时间延缓效应、长度收缩效应，认识牛顿力学的..
《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道三个宇宙速度及含义，了解卫星的分类。 科学思维 会推导第一宇宙速度，掌握人造卫星的线速度、..
《万有引力理论的成就》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 了解万有引力定律在天文学上的重要应用。 科学思维 掌握计算天体的质量和密度的方法。 ..
发布于：2020-05-03 14:24:23
0
高中必修二
《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT优质课件
第一部分内容：核心素养目标
知道爱因斯坦的两条假设，了解时间延缓效应、长度收缩效应，认识牛顿力学的成就与局限性。
知道牛顿力学的适用范围，认识物理学中理论的相对稳定性，要有质疑精神。
认识迈克耳孙—莫雷实验对光速不变原理的推动作用，体会实验和理论的相互关系。
... ... ...
相对论时空观与牛顿力学的局限性PPT，第二部分内容：课前学习
知识点一 相对论时空观
1.爱因斯坦假设
(1)在不同的_________参考系中，物理规律的形式都是________的。
(2)真空中的________在不同的惯性参考系中大小都是________的。
2.时间延缓效应
如果相对于地面以v运动的___________上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在___________完成这个动作的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是Δt＝Δτ1－vc2
由于1－vc2<1，所以总有Δt___Δτ，此种情况称为时间延缓效应。
3.长度收缩效应
如果与杆相对________的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是l＝l01－vc2由于1－vc2<1，所以总有l____l0，此种情况称为长度收缩效应。
惯性参考系
凡是牛顿运动定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。
①所有相对于惯性系做匀速直线运动的参考系都是惯性系。
②所有相对于惯性系做变速运动的参考系都是非惯性系。
知识点二 牛顿力学的成就与局限性
1.牛顿力学的成就
从地面上物体的运动到天体的运动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械，从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动，从投出篮球到发射导弹、人造地球卫星、宇宙飞船……所有这些都服从___________的规律。
2.牛顿力学的局限性
(1)牛顿力学不适用于______运动。
(2)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，它们的运动规律在很多情况下不能用________来说明。
3.牛顿力学的适用范围
只适用于_______运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于________世界。
牛顿力学经历了实验检验，不会被新的科学所否定。它以某种特殊情形被包含在新的理论之中。
... ... ...
相对论时空观与牛顿力学的局限性PPT，第三部分内容：核心探究
核心要点一 相对论时空观
牛顿力学时空观与相对论时空观比较
[例1] (多选)关于相对论时空观的说法，正确的是( )
A.在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B.在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关
C.在牛顿力学时空观中认为同时发生的事件，在相对论时空观中也是同时发生的
D.时间和空间是永恒不变的
解析 相对论时空观中，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，选项A正确；在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关，选项B正确；相对论时空观中，时间和空间具有相对性，故选项C、D错误。
答案 AB
[例2] (2019·江西吉安高一月考)如图所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vb A.a B.b C.c D.无法确定 [例3] 如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)。地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L。当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为________。 [针对训练1] (2016·江苏高考)一艘太空飞船静止时的长度为30 m，他以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是( ) A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m B.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m C.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c D.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c 核心要点二 对牛顿力学的理解 1.牛顿力学 牛顿力学通常指以牛顿运动定律为核心的矢量力学，有时也泛指描述低速宏观物体机械运动的经典力学体系。 2.发展历程 从亚里士多德和阿基米德的物理学发展到经典力学体系经历了约两千年，经历了以哥白尼、开普勒和伽利略为代表的科学革命。牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上，进行了一次科学的伟大的综合，形成了一个以实验为基础、以数学为表达形式的力学科学体系。 3.牛顿力学的伟大成就 牛顿力学和天文学相结合，建立了天体力学；牛顿力学和工程实际相结合，建立了各种应用力学，如流体力学、材料力学、结构力学等。所有宏观物体的运动问题，都服从牛顿力学的规律。 4.牛顿力学的局限性 牛顿力学有自身的局限性，它不适用于高速运动，也不适用于微观领域。在高速运动中，相对论可以描述其运动规律，量子力学可以描述微观粒子的运动规律。但相对论和量子力学并未否定牛顿力学，只认为牛顿力学是自己在一定条件下的特殊情形。 [例4] 下列说法中正确的是( ) A.牛顿运动定律就是牛顿力学 B.牛顿力学的基础是牛顿运动定律 C.牛顿运动定律可以解决自然界中的所有问题 D.牛顿力学可以解决自然界中的所有问题 [针对训练3] 牛顿力学不适用于下列哪些运动( ) A.火箭的发射 B.宇宙飞船绕地球的运动 C.“勇气号”宇宙探测器的运行 D.微观粒子的波动性 ... ... ... 《拓展课 突破卫星运行问题中的三个难点》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 卫星的变轨问题 1.卫星变轨问题的处理 卫星在运动中的变轨有两种情况：离心运动和近心运.. 《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道三个宇宙速度及含义，了解卫星的分类。 科学思维 会推导第一宇宙速度，掌握人造卫星的线速度、.. 《万有引力理论的成就》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 了解万有引力定律在天文学上的重要应用。 科学思维 掌握计算天体的质量和密度的方法。 ..
发布于：2020-05-03 14:24:22
0
高中必修二
《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT优质课件
第一部分内容：核心素养目标
知道三个宇宙速度及含义，了解卫星的分类。
会推导第一宇宙速度，掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。
科学态度与责任
了解人类在宇宙探索方面的重要成就，培养应用物理规律造福人类的意识。
... ... ...
宇宙航行PPT，第二部分内容：课前学习
知识点一 宇宙速度
水平速率v1不够大，因此炮弹将落到地上。当炮弹具有更大的初速度v2时，将飞得更远。当炮弹的水平速率v3足够大时，炮弹将环绕地球运动。
1.环绕速度
2.第一宇宙速度
(1)定义：物体在地球附近绕地球做___________运动的速度叫作第一宇宙速度。
(2)大小：v＝7.9 km/s。
3.第二宇宙速度
在地面附近发射飞行器，如果速度大于____________，又小于11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。当飞行器的速度等于或大于11.2 km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开_________。我们把___________叫作第二宇宙速度。
4.第三宇宙速度
在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于16.7 km/s，这个速度叫作第三宇宙速度。
[思考判断]
(1)第一宇宙速度是发射卫星的最小速度。( )
(2)当发射速度v＞7.9 km/s时，卫星将脱离地球的吸引，不再绕地球运动。( )
(3)地球所有的卫星在轨道上的运行速度都为7.9 km/s。( )
三个宇宙速度
发射速度与环绕速度不同。发射速度是将卫星送入轨道，在地面上所必须获得的速度。环绕速度是卫星发射成功后，环绕地球运行时的速度。
知识点二 人造地球卫星、载人航天与太空探索
[观图助学]
你知道哪些我国最近发射的人造卫星？它们是地球同步卫星吗？
1.人造地球卫星
(1)1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。
1970年4月24日，我国第一颗人造卫星“______________”发射成功。
(2)地球同步卫星
()概念：相对于地面静止且与地球自转具有相同______的卫星，叫作地球同步卫星。
()特点：六个“一定”
①转动方向一定：和地球自转方向_________；
②周期一定：和地球自转周期相同，即T＝24 h；
③角速度一定：等于地球自转的角速度；
④轨道平面一定：所有的同步卫星都在赤道的_________，其轨道平面必须与赤道平面重合；
⑤高度一定：离地面高度固定不变(约3.6×104 km)；
⑥速率一定：线速度大小一定(约3.1×103 m/s)。
2.载人航天与太空探索
1961年4月12日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。
1969年7月16日9时32分，运载阿波罗11号飞船的土星5号火箭在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。
2003年10月15日9时，我国___________宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。
2013年6月，神舟十号分别完成与天宫一号空间站的手动和自动交会对接。
2016年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接。
2017年4月20日，我国又发射了货运飞船天舟一号，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验。
... ... ...
宇宙航行PPT，第三部分内容：核心探究
核心要点一 宇宙速度
[问题探究]
发射卫星，要有足够大的速度才行。
(1)怎样求地球的第一宇宙速度？不同星球的第一宇宙速度是否相同？
(2)把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？
[探究归纳]
1.第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动的速度。
2.第一宇宙速度的计算式
3.第一宇宙速度的理解
(1)“最小发射速度”：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，因为发射卫星要克服地球对它的引力。近地轨道是人造卫星的最低运行轨道，而近地轨道的发射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。
[试题案例]
[例1] (多选)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是( )
A.第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2
B.美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度
C.第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度
D.第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度
核心要点二 人造地球卫星运行物理量分析
[问题探究]
如图所示，在地球的周围，有许多的卫星在不同的轨道上绕地球转动。
(1)这些卫星的轨道平面有什么特点？
(2)这些卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度等跟什么因素有关呢？
答案 (1)轨道平面过地心。
(2)与轨道半径有关。
[探究归纳]
1.人造卫星的三种轨道
(1)赤道轨道：卫星轨道在赤道所在平面上，卫星始终处于赤道上方。
(2)极地轨道：卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。
(3)一般轨道：卫星轨道平面和赤道平面成一定角度(不等于0或90°)，如图所示。
2.人造卫星的运行规律：人造卫星的运行规律类似行星运行规律。
万有引力提供向心力
[针对训练2] 2018年6月2日我国的“高分六号”在酒泉卫星发射中心发射成功，假设在轨运行的“高分六号”卫星、同步卫星和月球都绕地球做匀速圆周运动，它们在空间的位置示意图如图所示。下列有关“高分六号”卫星的说法正确的是( )
A.其发射速度可能小于7.9 km/s
B.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度小
C.绕地球运行的周期比同步卫星绕地球运行的周期小
D.在运行轨道上完全失重，重力加速度为0
核心要点三 航天事业改变着人类的生活
20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空这一全新活动领域。
1.卫星通信和卫星广播：通过卫星实现越洋通话、实时收看世界各地发来的电视新闻。
2.“静止”在赤道上空的同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，3颗同步卫星就可以形成一条南北纬50°之间的全球观测带。再配合几颗纵穿地球两极的极轨卫星，就能形成全球气象卫星观测系统，为天气预报提供全面、及时的气象资料。
3.卫星引起了船舶、飞机导航技术的重大变化。利用全球卫星定位系统导航的各种汽车已经奔驰在城市的道路上。
4.地球资源卫星：应用于勘测海洋和水利资源、调查地下矿藏、监视自然灾害、观测环境污染等方面。
5.军用卫星：已经成为指挥系统和武器系统的重要组成部分，侦察卫星、军用通信卫星、军用导航卫星以及空中预警飞机构成了现代防务的“神经中枢”。
6.由于失重现象，航天器是一个微重力实验室，在这样的条件下，可以研制高纯度大单晶、超高纯度金属，进行各种物理、化学、生物、医学等学科的研究。
太空环境的另一个特点是高强度的辐射。它一方面对宇航员造成威胁；另一方面，它可以诱导生物基因的变异，受辐射的植物种子就有可能变为具有优良性状的新品种。
... ... ...
《拓展课 突破卫星运行问题中的三个难点》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 卫星的变轨问题 1.卫星变轨问题的处理 卫星在运动中的变轨有两种情况：离心运动和近心运..
《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道爱因斯坦的两条假设，了解时间延缓效应、长度收缩效应，认识牛顿力学的..
《万有引力理论的成就》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 了解万有引力定律在天文学上的重要应用。 科学思维 掌握计算天体的质量和密度的方法。 ..
发布于：2020-05-03 14:24:22
0
高中必修二
《万有引力理论的成就》万有引力与宇宙航行PPT优质课件
第一部分内容：核心素养目标
了解万有引力定律在天文学上的重要应用。
掌握计算天体的质量和密度的方法。
科学态度与责任
认识科学定律对人类探索未知世界的作用。
... ... ...
万有引力理论的成就PPT，第二部分内容：课前学习
知识点一 “称量”地球的质量
如何“称量”地球的质量呢？
1.思路：地球表面上质量为m的物体，若不考虑地球自转，物体的重力等于地球对物体的万有引力。
2.关系式：mg＝________。(m地为地球质量，R为地球的半径)
3.结论：m地＝________，只要知道g、R、G的值，就可计算出地球的质量。
利用m地＝gR2G“称量”地球质量的方法可以推广到其他天体(如月球)质量的确定，只不过R应是该天体的半径，g应是该天体表面的重力加速度。
知识点二 计算天体的质量
1.思路：质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动时，行星与太阳间的万有引力提供向心力。
2.关系式：
3.结论：m太＝___________，只要知道行星绕太阳运动的周期T和半径r就可以计算出太阳的质量。
[思考判断]
(1)地球表面的物体的重力必然等于地球对它的万有引力。( )
(2)若只知道某行星绕太阳做圆周运动的半径，则可以求出太阳的质量。( )
(3)若知道某行星绕太阳做圆周运动的线速度和角速度，则可以求出太阳的质量。( )
知识点三 发现未知天体、预言哈雷彗星回归
[观图助学]
太阳系的行星(或矮行星)中，海王星距离太阳很远，是如何被发现的？
1.海王星的发现：英国剑桥大学的学生________和法国年轻的天文学家_______根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出天王星外“新”行星的轨道。1846年9月23日，德国的_______在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——________。
2.其他天体的发现：近100年来，人们在海王星的轨道之外又发现了________、阋神星等几个较大的天体。
3.哈雷彗星回归
英国天文学家哈雷计算出在1531年、1607年和1682年出现的三颗彗星的轨道如出一辙，并预言这三次出现的彗星是同一颗星，周期约为76年，还预言它将于1758年底或1759年初再次回归。1759年3月这颗彗星如期通过了近日点，它最近一次回归是1986年，它的下次回归将在2061年左右。
[思考判断]
(1)天王星是依据万有引力定律计算的轨道而发现的。( )
(2)海王星的发现确立了万有引力定律的地位。( )
(3)牛顿根据万有引力定律计算出了海王星的轨道。( )
... ... ...
万有引力理论的成就PPT，第三部分内容：核心探究
核心要点一 计算天体的质量和密度
[问题探究]
月球是地球的唯一一颗天然卫星，月球已经伴随地球超过46亿年，根据月球的公转周期和轨道半径，我们能否推导出月球的质量，能否推导出地球的质量？
[探究归纳]
天体质量和密度的计算
[试题案例]
[例1] (2017·北京卷)利用引力常量G和下列有关数据，的是( )
A.地球的半径及重力加速度
B.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期
C.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离
D.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离
(1)利用万有引力提供向心力的方法只能求解中心天体的质量，而不能求出做圆周运动的环绕天体(行星或卫星)的质量。
(2)要注意R、r的区分：R指中心天体的半径，r指环绕天体(行星或卫星)的轨道半径。
图中r＝R＋h，R为中心天体半径、r为环绕半径、h为环绕天体(行星或卫星)离中心天体表面的高度。
[例2] 2019年1月3日，由我国发射的“嫦娥四号”首次实现人类探测器在月球背面的软着陆。地球表面的重力加速度是月球表面重力加速度的6倍，地球半径为月球半径的4倍，则地球和月球的平均密度之比为( )
A.1.5 B.4 C.6 D.24
核心要点二 天体运动物理量的分析与计算
[问题探究]
已知地球、火星都绕太阳转动，火星的公转半径是地球公转半径的1.5倍，根据以上材料思考：
(1)地球、火星遵循什么样的动力学规律？
(2)如何比较火星与地球的线速度、角速度、周期以及向心加速度的大小？
[探究归纳]
1.基本思路
一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的万有引力提供，即F向＝F万。
2.常用关系
[试题案例]
[例3] 火星直径约为地球的一半，质量约为地球的十分之一，它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的1.5倍。根据以上数据，以下说法中正确的是( )
A.火星表面重力加速度的数值比地球表面的大
B.火星公转的周期比地球的长
C.火星公转的线速度比地球的大
D.火星公转的向心加速度比地球的大
方法总结 解答天体运动问题的技巧
(1)建立模型
不论是自然天体(如地球、月球等)还是人造天体(如卫星、飞船等)，只要它们是在绕某一中心天体做圆周运动，就可以将其简化为质点的匀速圆周运动模型来处理问题。
(2)列方程求解
根据中心天体对环绕星体的万有引力提供向心力，列出合适的向心力表达式进行求解。
... ... ...
《拓展课 突破卫星运行问题中的三个难点》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 卫星的变轨问题 1.卫星变轨问题的处理 卫星在运动中的变轨有两种情况：离心运动和近心运..
《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道爱因斯坦的两条假设，了解时间延缓效应、长度收缩效应，认识牛顿力学的..
《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道三个宇宙速度及含义，了解卫星的分类。 科学思维 会推导第一宇宙速度，掌握人造卫星的线速度、..
发布于：2020-05-03 14:24:21
0
高中必修二
《万有引力定律》万有引力与宇宙航行PPT优质课件
第一部分内容：核心素养目标
理解太阳与行星间引力的存在，掌握万有引力定律的内容及其表达式。
根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式，通过月—地检验等将太阳与行星间的引力推广为万有引力定律，掌握万有引力表达式的适用条件及应用。
科学态度与责任
严谨的科学态度，求真、求简的科学精神与方法，探求宇宙真理的热情。
... ... ...
万有引力定律PPT，第二部分内容：课前学习
知识点一 行星与太阳间的引力
[观图助学]
(1)为什么苹果从树上落向地面而不飞上天空？
(2)在我们周围物体都要受到地球引力的作用，那么地球也受到太阳的引力作用吗？为什么地球不会落到太阳的表面，而是环绕太阳转动？
1.推导过程
如右图所示，设行星的质量为m，速度为v，行星与太阳间的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为F＝__________①
天文观测可以测得行星公转的周期T，并据此可求出行星的速度v＝_________②联立①②整理后得F＝___________③
2.表达式：F＝Gm太mr2
式中量G与太阳、行星都没有关系。太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。
苹果落向地面是地球对苹果的引力造成的。
正是因为太阳的引力作用，行星才能环绕太阳转动。
知识点二 月—地检验
[观图助学]
地球对卫星的引力与月球对“嫦娥二号”的引力性质是否相同？遵守的规律是否相同？
[思考判断]
(1)月球绕地球做匀速圆周运动是因为月球受力平衡。( )
(2)月球做圆周运动的向心力是由地球对它的引力产生的。( )
(3)地球对月球的引力与地面上的物体所受的地球的引力是两种不同性质的力。( )
知识点四 引力常量
1.引力常量的测定
英国物理学家卡文迪什在实验室里通过扭秤装置，比较准确地得出了G值，当时测得G＝6.745×10－11 N·m2/kg2。国际科技数据委员会2014年的推荐值G＝6.674 08(31)×10－11 N·m2/kg2，通常取G＝6.67×10－11 N·m2/kg2。
2.引力常量测定的意义
(1)卡文迪什利用扭秤装置通过改变小球的质量和距离，证实了万有引力的存在及万有引力定律的正确性。
(2)引力常量的普适性成了万有引力定律正确性的有力证据。
... ... ...
万有引力定律PPT，第三部分内容：核心探究
核心要点一 万有引力定律的理解
[问题探究]
太阳与行星之间、地球与月球之间以及任何物体之间都存在万有引力。
(1)公式F＝Gm1m2r2中r的含义是什么？
(2)任何两个物体之间的万有引力都能利用公式F＝Gm1m2r2计算出来吗？
[探究归纳]
1.对万有引力定律表达式F＝Gm1m2r2的说明
(1)引力常量G：G＝6.67×10－11 N·m2/kg2；其物理意义为：引力常量在数值上等于两个质量都是1 kg的质点相距1 m时的相互吸引力。
(2)距离r：公式中的r是两个质点间的距离，对于质量均匀分布的球体，就是两球心间的距离。
2.F＝Gm1m2r2的适用条件
(1)万有引力定律公式适用于计算质点间的相互作用，当两个物体间的距离比物体本身的尺度大得多时，可用此公式近似计算两物体间的万有引力。
(2)质量分布均匀的球体间的相互作用，可用此公式计算，式中r是两个球体球心间的距离。
(3)一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也可用此公式计算，式中的r是球体球心到质点的距离。
3.万有引力的四个特性
[针对训练1] (多选)关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是( )
A.不能看作质点的两物体间不存在相互作用的引力
B.只有能看作质点的两物体间的引力才能用F＝计算
C.由F＝知，两物体间距离r减小时，它们之间的引力增大
D.引力常量G的测出，证明了万有引力定律的正确性
核心要点二 万有引力定律的简单应用
1.任何两个物体间都存在着万有引力，但F＝Gm1m2r2有其适用范围，在计算万有引力的大小时注意判断是否符合适用条件。
2.在应用万有引力定律表达式F＝Gm1m2r2进行有关计算时，r是指两质点(或两球心，或质点与球心)之间的距离，而不是两物体(球)之间的距离。
[试题案例]
[例2] (多选)(2019·河北武邑中学期中考试)在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行的轨道与月球绕地球运行的轨道均可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的2.7×107倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的400倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，下列说法正确的是( )
A.太阳引力远大于月球引力
B.太阳引力与月球引力相差不大
C.月球对不同区域海水的引力大小相等
D.月球对不同区域海水的引力大小有差异
... ... ...
《拓展课 突破卫星运行问题中的三个难点》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 卫星的变轨问题 1.卫星变轨问题的处理 卫星在运动中的变轨有两种情况：离心运动和近心运..
《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道爱因斯坦的两条假设，了解时间延缓效应、长度收缩效应，认识牛顿力学的..
《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道三个宇宙速度及含义，了解卫星的分类。 科学思维 会推导第一宇宙速度，掌握人造卫星的线速度、..
发布于：2020-05-03 14:24:21
0
高中必修二
《行星的运动》万有引力与宇宙航行PPT优质课件
第一部分内容：核心素养目标
了解地心说和日心说，知道开普勒行星运动三定律的内容。
掌握行星运动定律的应用。
科学态度与责任
了解人们对行星运动的认识过程漫长复杂，真理来之不易。
... ... ...
行星的运动PPT，第二部分内容：课前学习
知识点一 地心说与日心说
[观图助学]
地心说和日心说的内容分别是什么？
1.地心说：_________是宇宙的中心，是______________的，太阳、月球以及其他星体都绕___________。
2.日心说：_________是静止不动的，地球和其他行星都绕_________运动。
3.局限性：都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的________________，而与丹麦天文学家_______的观测数据不符。
[思考判断]
(1)地球是整个宇宙的中心，其他天体都绕地球运动。( )
(2)太阳是整个宇宙的中心，其他天体都绕太阳运动。( )
(3)太阳每天东升西落，这一现象说明太阳绕着地球运动。( )
地心说的代表人物：托勒密(古希腊)。
日心说的代表人物：哥白尼(波兰)。
两种学说都不正确，因为任何天体都在不停地运动。
知识点二 开普勒定律
[观图助学]
如图所示，太阳系的八大行星围绕太阳以什么样的轨道运转？其运动有什么规律？
[思考判断]
(1)太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动，且它们到太阳的距离各不相同。( )
(2)太阳系中所有行星都绕太阳在同一个平面内运动。( )
(3)太阳系中离太阳越远的行星，运行周期就越大。( )
(4)可近似认为地球围绕太阳做圆周运动。( )
在二十四节气中，春分、秋分是日夜平分的日子，在北半球夏至、冬至分别是白天最长和最短的日子，各节气地球与太阳的位置关系如图所示。
开普勒行星运动定律不仅适用于行星围绕太阳运转，也适用于卫星围绕行星运转。在开普勒第三定律中，同一天体系统中k值相等，但在不同的天体系统中，k值不相等。
... ... ...
行星的运动PPT，第三部分内容：核心探究
核心要点一 对开普勒三定律的理解
[问题探究]
如图所示为地球绕太阳运动的示意图及北半球春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置。
(1)太阳是否在轨道平面的中心？夏至、冬至时地球到太阳的距离是否相同？
(2)一年之内秋冬两季比春夏两季为什么要少几天？
答案 (1)太阳不在轨道中心，而在轨迹的焦点上。夏至、冬至时地球到太阳的距离不相同，夏至时地球离太阳远些。
(2)在冬天地球要经过近日点，夏天经过远日点，由开普勒第二定律可知，地球在冬天比在夏天运动得快一些，因此地球轨道上相当于春、夏部分比秋、冬部分要长些，从题图看出春分到秋分的春、夏两季地球与太阳连线所扫过的面积比秋分到次年春分的秋、冬两季地球与太阳连线所扫过的面积大，即一年之内秋冬两季比春夏两季要少几天。
[探究归纳]
1.不同行星绕太阳运行时的椭圆轨道是不同的。多数行星的轨道都十分接近圆。
2.近日点速率大，远日点速率小。
3.开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明开普勒三定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球的运动，卫星(或人造卫星)绕行星的运动。
[试题案例]
[例1] 关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是( )
A.第谷总结出了行星按照椭圆轨道运行的规律
B.开普勒在牛顿运动定律的基础上，导出了行星运动的规律
C.开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
D.开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
[针对训练1] 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知( )
A.太阳位于木星运行轨道的中心
B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
D.相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
核心要点二 开普勒第三定律的应用
[问题探究]
如图所示是火星冲日的年份示意图，请思考：
(1)观察图中地球、火星的位置，地球和火星的公转周期哪个更长？
(2)已知地球的公转周期是一年，由此计算火星的公转周期还需要知道哪些数据？
(3)地球、火星的轨道可近似看成圆轨道，开普勒第三定律还适用吗？
[探究归纳]
1.适用范围：天体的运动可近似看成匀速圆周运动，开普勒第三定律既适用于做椭圆运动的天体，也适用于做圆周运动的天体。
(1)知道了行星到太阳的距离，就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太阳运行的周期。反之，知道了行星的周期，也可以计算或比较其到太阳的距离。
(2)知道了彗星的周期，就可以由开普勒第三定律计算彗星轨道的半长轴。反之，知道了彗星的半长轴也可以求出彗星的周期。
... ... ...
《拓展课 突破卫星运行问题中的三个难点》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 卫星的变轨问题 1.卫星变轨问题的处理 卫星在运动中的变轨有两种情况：离心运动和近心运..
《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道爱因斯坦的两条假设，了解时间延缓效应、长度收缩效应，认识牛顿力学的..
《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道三个宇宙速度及含义，了解卫星的分类。 科学思维 会推导第一宇宙速度，掌握人造卫星的线速度、..
发布于：2020-05-03 14:24:21
0
高中必修二
《专题强化 卫星变轨问题和双星问题》万有引力与宇宙航行PPT优秀课件
第一部分内容：学习目标
1.会分析卫星的变轨问题，知道卫星变轨的原因和变轨前后卫星速度的变化.
2.掌握双星运动的特点，会分析求解双星运动的周期和角速度.
... ... ...
卫星变轨问题和双星问题PPT，第二部分内容：01探究重点 提升素养
一、人造卫星的变轨问题
1.变轨问题概述
(1)稳定运行
(2)变轨运行
卫星变轨时，先是线速度大小v发生变化导致需要的向心力发生变化，进而使轨道半径r发生变化.
①当卫星减速时，卫星所需的向心力F向＝m 减小，万有引力大于所需的向心力，卫星将做近心运动，向低轨道变轨.
②当卫星加速时，卫星所需的向心力F向＝m 增大，万有引力不足以提供卫星所需的向心力，卫星将做离心运动，向高轨道变轨.
2.实例分析
(1)飞船对接问题
①低轨道飞船与高轨道空间站对接时，让飞船合理地加速，使飞船沿椭圆轨道做离心运动，追上高轨道空间站完成对接(如图1甲所示).
②若飞船和空间站在同一轨道上，飞船加速时无法追上空间站，因为飞船加速时，将做离心运动，从而离开这个轨道.通常先使后面的飞船减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度，如图乙所示.
(2)卫星的发射、变轨问题
例1 (2019·通许县实验中学期末)如图3所示为卫星发射过程的示意图，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再一次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法中正确的是
A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B.卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期
C.卫星在轨道1上经过Q点时的速率大于它在轨道2上经过Q点时的速率
D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度小于它在轨道3上经过P点时的加速度
判断卫星变轨时速度、加速度变化情况的思路
1.判断卫星在不同圆轨道的运行速度大小时，可根据“越远越慢”的规律判断.
2.判断卫星在同一椭圆轨道上不同点的速度大小时，可根据开普勒第二定律判断，即离中心天体越远，速度越小.
3.判断卫星由圆轨道进入椭圆轨道或由椭圆轨道进入圆轨道时的速度大小如何变化时，可根据离心运动或近心运动的条件进行分析.
针对训练 (多选)(2019·定远育才实验学校期末)航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图4所示.关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有
A.在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B点的速度
B.在轨道Ⅱ上经过A的速度小于在轨道Ⅰ上经过A的速度
C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期
D.在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度
二、双星或多星问题
1.双星模型
(1)如图5所示，宇宙中有相距较近、质量相差不大的两个星球，它们离其他星球都较远，其他星球对它们的万有引力可以忽略不计.在这种情况下，它们将围绕其连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动，通常，我们把这样的两个星球称为“双星”.
(2)特点
①两星围绕它们之间连线上的某一点做匀速圆周运动，两星的运行周期、角速度相同.
②两星的向心力大小相等，由它们间的万有引力提供.
③两星的轨道半径之和等于两星之间的距离，即r1＋r2＝L，轨道半径与两星质量成反比.
2.多星系统
在宇宙中存在类似于“双星”的系统，如“三星”“四星”等多星系统，在多星系统中：
(1)各个星体做圆周运动的周期、角速度相同.
(2)某一星体做圆周运动的向心力是由其他星体对它引力的合力提供的.
例2 两个靠得很近的天体，离其他天体非常遥远，它们以其连线上某一点O为圆心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”，如图6所示.已知双星的质量分别为m1和m2，它们之间的距离为L，引力常量为G，求双星的运行轨道半径r1和r2及运行周期T.
例3 宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图7所示，三颗质量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为L，忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，引力常量为G，下列说法正确的是
A.每颗星做圆周运动的角速度为
B.每颗星做圆周运动的加速度大小与三星的质量无关
C.若距离L和每颗星的质量m都变为原来的2倍，则周期变为原来的2倍
D.若距离L和每颗星的质量m都变为原来的2倍，则线速度变为原来的4倍
... ... ...
卫星变轨问题和双星问题PPT，第三部分内容：02随堂演练 逐点落实
1.(卫星变轨问题)(2019·启东中学高一下学期期中)2019年春节期间，中国科幻电影里程碑的作品《流浪地球》热播，影片中为了让地球逃离太阳系，人们在地球上建造特大功率发动机，使地球完成一系列变轨操作，其逃离过程如图8所示，地球在椭圆轨道Ⅰ上运行到远日点B变轨，进入圆形轨道Ⅱ.在圆形轨道Ⅱ上运行到B点时再次加速变轨，从而最终摆脱太阳束缚.对于该过程，下列说法正确的是
A.沿轨道Ⅰ运动至B点时，需向前喷气减速才能进入轨道Ⅱ
B.沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期
C.沿轨道Ⅰ运行时，在A点的加速度小于在B点的加速度
D.在轨道Ⅰ上由A点运行到B点的过程，速度逐渐增大
2.(卫星、飞船的对接问题)如图9所示，我国发射的“神舟十一号”飞船和“天宫二号”空间实验室于2016年10月19日自动交会对接成功.假设对接前“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是
A.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接
B.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接
C.飞船先在比空间实验室轨道半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
D.飞船先在比空间实验室轨道半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
3.(双星问题)冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，冥王星与星体卡戎的质量之比约为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
A.轨道半径约为卡戎的B.角速度约为卡戎的
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
... ... ...
《拓展课 突破卫星运行问题中的三个难点》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 卫星的变轨问题 1.卫星变轨问题的处理 卫星在运动中的变轨有两种情况：离心运动和近心运..
《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道爱因斯坦的两条假设，了解时间延缓效应、长度收缩效应，认识牛顿力学的..
《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道三个宇宙速度及含义，了解卫星的分类。 科学思维 会推导第一宇宙速度，掌握人造卫星的线速度、..
发布于：2020-05-03 14:24:20
0
高中必修二
《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT优秀课件
第一部分内容：学习目标
1.了解相对论时空观，知道时间延缓效应和长度收缩效应.
2.认识牛顿力学的成就，适用范围及局限性.
3.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.
... ... ...
相对论时空观与牛顿力学的局限性PPT，第二部分内容：01梳理教材 夯实基础
一、相对论时空观
1.19世纪，英国物理学家________根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度________光速c.
2.1887年迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度________！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系 (填“相符”或“不符”).
3.爱因斯坦假设：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是________ 的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的.
4.时间延缓效应
(1)如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是Δt＝________ .
(2)Δt与Δτ的关系总有________，即物理过程的快慢(时间进程)与运动状态________ .(填“有关”或“无关”)
5.长度收缩效应：
(1)如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是l＝________ .
(2)l与l0的关系总有________，即运动物体的长度(空间距离)跟物体的运动状态________.
(填“无关”或“有关”)
二、牛顿力学的成就与局限性
1.牛顿力学的成就：牛顿力学的基础是________________，________________定律的建立与应用更是确立了人们对牛顿力学的尊敬.
2.牛顿力学局限性：牛顿力学的适用范围是________(填“高速”或“低速”)运动的________(填“宏观”或“微观”)物体.
(1)当物体以接近光速运动时，有些与牛顿力学的结论________.
(2)电子、质子、中子等微观粒子的运动________用牛顿力学来说明.
3.牛顿力学________被新的科学成就所否定，当物体运动的速度________________时，相对论物理学与牛顿力学的结论没有区别.
1.判断下列说法的正误.
(1)运动的时钟显示的时间变慢，高速飞行的μ子的寿命变长.( )
(2)沿着杆的方向，相对于观察者运动的杆的长度变短.( )
(3)经典力学只适用于世界上普通的物体，研究天体的运动经典力学就无能为力了.( )
(4)洲际导弹的速度可达到6 000 m/s，在这种高速运动状态下，经典力学不适用.( )
(5)当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了.( )
(6)对于质子、电子的运动情况，经典力学同样适用.( )
2.以约8 km/s的速度运行的飞船上，一只完好的手表走过1 h，地面上的时钟显示的时间______(填“大于”“等于”或“小于”)1 h.
... ... ...
相对论时空观与牛顿力学的局限性PPT，第三部分内容：02探究重点 提升素养
一、相对论时空观
地球绕太阳公转的速度是3×104 m/s，设在美国伊利诺斯州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到0.999 999 999 987倍光速的速度，请思考：
(1)地球的公转速度在狭义相对论中属于低速还是高速？被加速器加速后的电子的速度属于低速还是高速？
答案 地球公转速度属于低速，被加速器加速后的电子的速度属于高速.
(2)在地面上校准的两只钟，一只留在地面上，一只随宇宙飞船遨游太空，隔一段时间飞船返回地面时，两只钟显示的时间相同吗？有什么差别？
答案 不相同，随飞船旅行的时钟变慢(显示的时间少).
1.低速与高速
(1)低速：通常所见物体的运动，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物体皆为低速运动物体.
(2)高速：有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速.
2.相对论的两个效应
3.对于低速运动的物体，相对论效应可以忽略不计，一般用经典力学规律来处理；对于高速运动问题，经典力学不再适用，需要用相对论知识来处理.
例1 在静止坐标系中的正立方体边长为l0，另一坐标系以相对速度v平行于正立方体的一边运动.问在后一坐标系中的观察者测得的立方体的体积是多少？
相对于地面以速度v运动的物体，从地面上看：
(1)沿着运动方向上的长度变短了，速度越大，变短得越多.
(2)在垂直于运动方向不发生长度收缩效应现象.
例2 A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，vA＞vB，在地面上的人观察到的结果正确的是
A.火箭A上的时钟走得最快B.地面上的时钟走得最快
C.火箭B上的时钟走得最快D.火箭B上的时钟走得最慢
二、牛顿力学的成就与局限性
如图1所示，质子束被加速到接近光速，经典力学适用于质子束的运动规律吗？
1.经典力学的成就
(1)经典力学体系是时代的产物，是现代机械、土木建筑、交通运输以至航空航天技术的理论基础.
(2)经典力学的思想方法对艺术、政治、哲学等社会科学领域也有巨大影响.
2.经典力学的局限性及适用范围
(1)经典力学适用于低速运动的物体，相对论阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律.
(2)经典力学适用于宏观世界；量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律.
3.相对论和量子力学没有否定经典力学
(1)当物体的运动速度远小于光速时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别；
(2)当另一个重要常量即“普朗克常量”可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别.
(3)相对论和量子力学并没有否定经典力学，经典力学是二者在一定条件下的特殊情形.
例3 (2019·北师大附中高二上期中)下列关于经典力学的说法正确的是
A.经典力学适用于宏观、低速(远小于光速)运动的物体
B.经典力学适用于微观、高速(接近光速)运动的粒子
C.相对论和量子力学的出现，表明经典力学已被完全否定了
D.经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功，从地面到天体的运动都服从经典力学的规律，因此任何情况下都适用
... ... ...
相对论时空观与牛顿力学的局限性PPT，第四部分内容：03随堂演练 逐点落实
1.(长度收缩效应)假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是
A.这个人是一个矮胖子 B.这个人是一个瘦高个子
C.这个人矮但不胖 D.这个人瘦但不高
2.(时间延缓效应)话说有兄弟两个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是
A.哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了
B.弟弟思念哥哥而加速生长了
C.由相对论可知，物体速度越大，在其上时间进程就越慢，生理过程也越慢
D.这是神话，科学无法解释
3.(相对论效应)来自太阳和宇宙深处的高能粒子流，与高层大气作用产生一种叫作μ子的次级宇宙射线，μ子低速运动时的寿命只有3.0 μs，按常理，μ子不可能穿过高度大于100 km的大气层到达地面，但实际上在地面上可以观测到许多μ子.则根据相对论可以确定：在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命______(选填“大于”“等于”或“小于”)3.0 μs.如果观察者和μ子一起以接近光速的速度飞向地面，观察者认为大气层厚度______(选填“大于”“等于”或“小于”) 100 km；如果观察者和μ子一起以0.99c的速度飞向地面，观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速______c.(选填“大于”“等于”或“小于”)
4.(经典力学的成就与局限性)(多选)下列说法中正确的是
A.经典力学是以牛顿的三大定律为基础的
B.经典力学在任何情况下都适用
C.当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了
D.相对论和量子力学的出现，使经典力学失去了意义
... ... ...
《拓展课 突破卫星运行问题中的三个难点》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 卫星的变轨问题 1.卫星变轨问题的处理 卫星在运动中的变轨有两种情况：离心运动和近心运..
《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道爱因斯坦的两条假设，了解时间延缓效应、长度收缩效应，认识牛顿力学的..
《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道三个宇宙速度及含义，了解卫星的分类。 科学思维 会推导第一宇宙速度，掌握人造卫星的线速度、..
发布于：2020-05-03 14:24:20
0
高中必修二
《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT优秀课件
第一部分内容：学习目标
1.会推导第一宇宙速度，知道三个宇宙速度的含义.
2.了解人造地球卫星的历史及现状，认识同步卫星的特点.
3.了解人类对太空的探索历程和我国载人航天工程的发展.
... ... ...
宇宙航行PPT，第二部分内容：01梳理教材 夯实基础
一、宇宙速度
1.牛顿的设想
如图1所示，把物体从高山上水平抛出，如果速度_________，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为_________.
2.第一宇宙速度的推导
(1)已知地球质量m地和半径R，物体绕地球的运动可视为_________运动，____________________________________提供物体运动所需的向心力，即_________＝mv2R，可得v＝_________ .
(2)已知地面附近的重力加速度g和地球半径R，由 ＝mv2R得：v＝_________.
(3)三个宇宙速度及含义
二、人造地球卫星
1._________年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功. _________年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功.为我国航天事业作出特殊贡献的科学家_________被誉为“中国航天之父”.
2.地球同步卫星的特点
地球同步卫星位于_________上方高度约_________处，因_________，也称静止卫星.地球同步卫星与地球以_________的角速度转动，周期与地球自转周期_________.
三、载人航天与太空探索
1. _________年苏联宇航员_________进入东方一号载人飞船，铸就了人类首次进入太空的丰碑.
2.1969年，美国_________飞船发射升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕.
3. _________ 年10月15日9时，我国_________宇宙飞船把中国第一位航天员_________送入太空，截止到2017年底，我国已经将 名航天员送入太空，包括两名女航天员.
4._________年6月，神舟十号分别完成与_________空间站的手动和自动交会对接；2016年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接.2017年4月20日，我国发射了货运飞船 _________，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验.
1.判断下列说法的正误.
(1)在地面上发射人造地球卫星的最小速度是7.9 km/s.( )
(2)人造地球卫星的最小绕行速度是7.9 km/s.( )
(3)我国向月球发射的“嫦娥二号”宇宙飞船在地面附近的发射速度要大于11.2 km/s.( )
(4)在地面附近发射火星探测器的速度应为11.2 km/s (5)由v＝_________，高轨道卫星运行速度小，故发射高轨道卫星比发射低轨道卫星更容易.( ) 2.已知火星的半径为R，火星的质量为m火，引力常量为G，则火星的第一宇宙速度为 _________ . ... ... ... 宇宙航行PPT，第三部分内容：02探究重点 提升素养 一、三个宇宙速度 不同天体的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的决定因素是什么？ 1.第一宇宙速度 (1)两个表达式 (2)含义 ①近地卫星的圆轨道运行速度，大小为7.9 km/s，也是卫星圆轨道的最大运行速度. ②人造卫星的最小发射速度，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，需要更多能量. 2.第二宇宙速度 在地面附近发射飞行器，使之能够克服地球的引力，永远离开地球所需的最小发射速度，其大小为11.2 km/s.当发射速度7.9 km/s 3.第三宇宙速度 在地面附近发射飞行器，使之能够挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外的最小发射速度，其大小为16.7 km/s. 例1 (2019•天津一中期末)我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”.设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的181，月球的半径约为地球半径的14，地球的第一宇宙速度约为7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为 A.0.4 km/s B.1.8 km/s C.11 km/s D.36 km/s 例2 (2019·湘潭一中期末)某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t后，物体以速率v落回手中.已知该星球的半径为R，求该星球的第一宇宙速度.(物体只受星球的引力，忽略星球自转的影响) 二、人造地球卫星 1.人造地球卫星 (1)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步轨道)，可以通过两极上空(极地轨道)，也可以和赤道平面成任意角度，如图2所示. (2)因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球做圆周运动的向心力，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心. 2.近地卫星 3.同步卫星 (1)“同步”的含义就是和地面保持相对静止，所以其周期等于地球自转周期. (2)特点 ①定周期：所有同步卫星周期均为T＝24 h. ②定轨道：同步卫星轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致，即由西向东. 三、同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较 例5 如图4所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星.三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为vA、vB、vC，角速度大小分别为ωA、ωB、ωC，周期分别为TA、TB、TC，向心加速度大小分别为aA、aB、aC，则 A.ωA＝ωC<ωB B.TA＝TC C.vA＝vC D.aA＝aC>aB 同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较 1.同步卫星和近地卫星都是万有引力提供向心力，即都满足GMmr2＝mv2r＝mω2r＝m4π2T2r＝man.由上式比较各运动量的大小关系，即r越大，v、ω、an越小，T越大. 2.同步卫星和赤道上物体都做周期和角速度相同的圆周运动.因此要通过v＝ωr，an＝ω2r比较两者的线速度和向心加速度的大小. ... ... ... 宇宙航行PPT，第四部分内容：03随堂演练 逐点落实 1.(对宇宙速度的理解)(多选)(2019·巴蜀中学期末)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是 A.人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于或等于7.9 km/s、小于11.2 km/s B.火星探测卫星的发射速度大于16.7 km/s C.第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度 D.第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度 2.(对同步卫星的认识)(多选)(2019·海师附中期中)下列关于同步通信卫星的说法正确的是 A.各国发射的地球同步卫星的高度和速率都是相等的 B.同步通信卫星的角速度虽已确定，但高度和速率可以选择，高度增加，速率增大，高度降低，速率减小，仍同步 C.我国发射的第一颗人造地球卫星的周期是114 min，它的高度比同步卫星低 D.同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造地球卫星速率小 3.(同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较)(多选)如图6所示，同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列关系式正确的是 4.(第一宇宙速度的计算)(2019·岷县一中期末)已知某星球的质量是地球质量的81倍，半径是地球半径的9倍.已知地球的第一宇宙速度为7.9 km/s，则在该星球上发射一颗人造卫星，其发射人造卫星的速度最小是多少？ 《拓展课 突破卫星运行问题中的三个难点》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 卫星的变轨问题 1.卫星变轨问题的处理 卫星在运动中的变轨有两种情况：离心运动和近心运.. 《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道爱因斯坦的两条假设，了解时间延缓效应、长度收缩效应，认识牛顿力学的.. 《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道三个宇宙速度及含义，了解卫星的分类。 科学思维 会推导第一宇宙速度，掌握人造卫星的线速度、..
发布于：2020-05-03 14:24:20
0
高中必修二
《万有引力理论的成就》万有引力与宇宙航行PPT优秀课件
第一部分内容：学习目标
1.了解万有引力定律在天文学上的重要应用.
2.了解“称量”地球质量、计算太阳质量的基本思路，会用万有引力定律计算天体的质量.
3.理解运用万有引力定律处理天体运动问题的思路和方法.
... ... ...
万有引力理论的成就PPT，第二部分内容：01梳理教材 夯实基础
一、“称量”地球的质量
1.思路：地球表面的物体，若不考虑地球自转的影响，物体的重力等于______________ .
2.关系式：mg＝_______.
3.结果：m地＝_______，只要知道g、R、G的值，就可计算出地球的质量.
4.推广：若知道其他某星球表面的重力加速度和星球半径，可计算出该星球的质量.
二、计算天体的质量
1.思路：质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动时，________________________充当向心力.
2.关系式：Gmm太r2＝m4π2T2r.
3.结论：m太＝______，只要再知道引力常量G，行星绕太阳运动的周期T和轨道半径r就可以计算出太阳的质量.
4.推广：若已知引力常量G，卫星绕行星运动的周期和卫星与行星之间的距离，可计算出行星的质量.
三、发现未知天体
1.海王星的发现：英国剑桥大学的学生_________和法国年轻的天文学家_________根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出天王星外“新”行星的轨道.1846年9月23日，德国的_________在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星.
2.其他天体的发现：海王星之外残存着太阳系形成初期遗留的物质.近100年来，人们在海王星的轨道之外又发现了_________、阋神星等几个较大的天体.
四、预言哈雷彗星回归
英国天文学家哈雷计算了1531年、1607年和1682年出现的三颗彗星的轨道，他大胆预言这三颗彗星是同一颗星，周期约为____，并预言了这颗彗星再次回归的时间.1759年3月这颗彗星如期通过了____点，它最近一次回归是1986年，它的下次回归将在____年左右.
1.判断下列说法的正误.
(1)地球表面的物体的重力必然等于地球对它的万有引力.( )
(2)若知道某行星的自转周期和行星绕太阳做圆周运动的轨道半径，则可以求出太阳的质量.( )
(3)已知地球绕太阳转动的周期和轨道半径，可以求出地球的质量.( )
(4)海王星的发现表明了万有引力理论在太阳系内的正确性.( )
(5)海王星的发现和彗星的“按时回归”确立了万有引力定律的地位.( )
2.已知引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，地球表面的重力加速度g＝9.8 m/s2，地球半径R＝6.4×106 m，则可知地球的质量约为__________.(结果保留一位有效数字)
... ... ...
万有引力理论的成就PPT，第三部分内容：02探究重点 提升素养
一、天体质量和密度的计算
1.卡文迪什在实验室测出了引力常量G的值，他称自己是“可以称量地球质量的人”.
(1)他“称量”的依据是什么？
答案 若忽略地球自转的影响，在地球表面上物体受到的重力等于地球对物体的万有引力；
(2)若已知地球表面重力加速度g，地球半径R，引力常量G，求地球的质量和密度.
2.如果知道地球绕太阳的公转周期T和它与太阳的距离r，能求出太阳的质量吗？若要求太阳的密度，还需要哪些量？
天体质量和密度的计算方法
例1 (2019·潍坊一中期末)假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，已知引力常量为G，忽略该天体自转.
(1)若卫星距该天体表面的高度为h，测得卫星在该处做圆周运动的周期为T1，则该天体的密度是多少？
(2)若卫星贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T2，则该天体的密度是多少？
例2 (2019·临夏中学期末)若有一星球密度与地球密度相同，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的3倍，则该星球质量是地球质量的
A.27倍 B.3倍 C.0.5倍 D.9倍
二、天体运动的分析与计算
1.一般行星(或卫星)的运动可看做匀速圆周运动，所需向心力由中心天体对它的万有引力提供.
2.忽略自转时，mg＝GMmR2，整理可得：GM＝gR2.在引力常量G和中心天体质量M未知时，可用gR2替换GM，GM＝gR2被称为“黄金代换式”.
3.天体运动的物理量与轨道半径的关系
(1)由GMmr2＝mv2r得v＝GMr.
(2)由GMmr2＝mω2r得ω＝GMr3.
(3)由GMmr2＝m2πT2r得T＝2πr3GM.
(4)由GMmr2＝man得an＝GMr2.
由以上关系式可知：①卫星的轨道半径r确定后，其相对应的线速度大小、角速度、周期和向心加速度大小是唯一的，与卫星的质量无关，即同一轨道上的不同卫星具有相同的周期、线速度大小、角速度和向心加速度大小.
②卫星的轨道半径r越大，v、ω、an越小，T越大，即越远越慢.
例３ 在轨卫星碰撞产生的大量碎片会影响太空环境.假定有甲、乙两块碎片绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大，则下列说法中正确的是
A.甲的运行周期一定比乙的长
B.甲距地面的高度一定比乙的高
C.甲的向心力一定比乙的小
D.甲的向心加速度一定比乙的大
... ... ...
万有引力理论的成就PPT，第四部分内容：03随堂演练 逐点落实
1.(天体质量的计算)(多选)(2019·西安高级中学期中)已知下列哪组数据，可以算出地球的质量M(引力常量G已知)
A.月球绕地球运动的周期T1及月球到地球中心的距离R1
B.地球绕太阳运行的周期T2及地球到太阳中心的距离R2
C.人造地球卫星在地面附近的运行速度v3和运行周期T3
D.地球绕太阳运行的速度v4及地球到太阳中心的距离R4
2.(卫星各运动参量与轨道半径的关系)(2019·安阳市二十六中期末)我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高.2018年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705 km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36 000 km，它们都绕地球做圆周运动.与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是
A.周期 B.角速度
C.线速度 D.向心加速度
3.(天体密度的计算)地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为G，可估算地球的平均密度为
4.(天体质量和密度的计算)一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星运行，若认为行星是密度均匀的球体，引力常量已知，那么要确定该行星的密度，只需要测量
A.飞船的轨道半径 B.飞船的运行速度
C.飞船的运行周期 D.行星的质量
... ... ...
《拓展课 突破卫星运行问题中的三个难点》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 卫星的变轨问题 1.卫星变轨问题的处理 卫星在运动中的变轨有两种情况：离心运动和近心运..
《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道爱因斯坦的两条假设，了解时间延缓效应、长度收缩效应，认识牛顿力学的..
《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道三个宇宙速度及含义，了解卫星的分类。 科学思维 会推导第一宇宙速度，掌握人造卫星的线速度、..
发布于：2020-05-03 14:24:20
0
高中必修二
关于我们
XML地图
TXT地图
手机端
全部标签
备案号：鄂ICP备19020419号-5