优化方案必修第6章第5节宇宙航行第6节经典力学的局限性.ppt

第六节 经典力学的局限性;;基础知识梳理;3.第三宇宙速度 （1）大小：16.7 km/s （2）意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度. 二、同步卫星 同步卫星就是相对于地球静止的卫星，它只能处于赤道上空，它的运动周期是24 h.;三、经典力学的局限性 1.牛顿力学即经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于微观、高速运动的物体. 2.微观粒子的运动规律遵守普朗克的量子理论;高速运动的物体遵守爱因斯坦的狭义相对论;强相互作用和弱相互作用都遵守爱因斯坦的广义相对论. ;三、经典力学的局限性 1.牛顿力学即经典力学只适用于______________的物体，不适用于_______________的物体. 2.微观粒子的运动规律遵守普朗克的量子理论;高速运动的物体遵守爱因斯坦的______________;强相互作用和弱相互作用都遵守爱因斯坦的________________.;核心要点突破;由 可知，卫星的轨道半径越大，运行速度越小，但发射时的发射速度却越大，因为在发射过程中要克服万有引力做更多的功.可以说第一宇宙速度是卫星的最大环绕（运行）速度.同时又是卫星发射的最小发射速度. ;二、人造卫星的v、ω、T、a与轨道半径r的关系 人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的万有引力提供向心力（地球质量为M，卫星质量为m） .;对于近地卫星（r=R地）的线速度 ，即第一宇宙速度，是卫星绕地球做圆周运动的最大速度.其角速度、向心加速度是做圆周运动的卫星的最大值，其周期为所有卫星周期的最小值;三、地球同步卫星 相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星，其特点如下： 1.同步卫星的运行方向和地球自转方向一致； 2.同步卫星的运转周期和地球自转周期相同，即T=24 h; 3.同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度； 4.所有的同步卫星都在赤道的正上方，因为要与地球同步，同步卫星的轨道平面必须与赤道平面重合； 5.同步卫星的高度固定不变， ;1.人造地球卫星的运行速度和发射速度的区别 对于人造地球卫星，由 得出 ,该速度指的是人造地球卫星在轨道上运行时的速度，其大小随轨道半径的增大而减小，所以卫星的运行速度v≤7.9 km/s.但由于人造地球卫星发射过程中要克服地球引力做功，增大势能，所以将卫星发射到离地球越远的轨道上，在地面所需要的发射速度越大，卫星的最小发射速度为7.9 km/s.;2.赤道上随地球自转做圆周运动的物体与绕地球表面做圆周运动的卫星的区别 地球赤道上的物体随地球自转做圆周运动的圆心与近地卫星做圆周运动的圆心都在地心上，而且两者做匀速圆周运动的半径均可看做地球的半径R，因此有同学就将二者混为一谈，实际上二者有着非常显著的区别.;（1）地球上的物体随地球自转做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供,但由于地球自转角速度不大,万有引力并没有全部充当向心力,向心力只占万有引力的一小部分,万有引力的另一个分力是我们通常所说的物体所受的重力（请同学思考：若地球自转角速度逐渐变大,将会出现什么现象?）.而围绕地球表面做匀速圆周运动的卫星,万有引力全部充当向心力.;（2）赤道上的物体随地球自转做匀速圆周运动时由于与地球保持相对静止,因此它做圆周运动的周期应与地球自转的周期相同,即24 h,其向心加速度 ；而绕地球表面运行的近地卫星，其线速度即我们所说的第一宇宙速度，它的周期可以由下式求出 ,代入地球的半径R与质量，可求出地球近地卫星绕地球的运行周期T约为84 min，此值远小于地球自转周期，;而向心加速度等于卫星所在处的重力加速度g′,对近地卫星来说an=g′=g=9.8 m/s2，远大于赤道上物体随地球自转时的向心加速度.;3.月球表面的重力加速度与月球轨道处的向心加速度的区别 由于月球表面的物体m满足 ，所以 .绕着地球转动的月球在轨道处的向心加速度满足 ,解得 .可以看出，月球轨道处的向心加速度远小于月球表面的重力加速度.;4.卫星上的物体会完全失重的原因 卫星发射后在加速升高过程中,以及卫星返回再进入大气层向下降落的减速过程中,都具有向上的加速度,这时发生超重现象（与加速上升的电梯中的物体超重现象相同）.卫星进入轨道以后,由于万有引力全部产生向心加速度,因而卫星及卫星上的任何物体都处于完全失重状态.凡是应用重力原理制成的仪器（如水银气压计、天平等）在卫星中都不能正常使