【最新】人教版高中物理必修二 6.5 宇宙航行 课件 (共38张PPT)
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【最新】人教版物理必修二6.5 宇宙航行 课件 (共58张PPT)
v1
GM R
6.671011 5.891024 6.37106
m / s 7.9km / s
这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做 匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫 做第一宇宙速度。
§6.5 宇宙航行
近地卫星的周期
R T 2 GM 地
3
(6.37 10 ) 2 3.14 s 11 24 6.67 10 5.98 10
§6.5 宇宙航行
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
人造卫星的轨道
立体
赤道平面
平面
所有卫星都在以地心为圆心的轨道上
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
人造卫星的轨道
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
梦想成真（航空领域重大成就）
则：r v ω a “全部固定”
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
圆轨道在赤道平面，即 在赤道的正上方；周 期与地球自转周期相 同，为24小时；绕行 方向为自西向东。
大家能否计 算出同步卫星 的高度，线速 度呢？
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
2、地球同步卫星的运行特征
①定轨道平面,其运行轨道平面在赤道平面内； ②定周期,即运行周期等于地球自转周期（24 h） ③定高度，即离地面高度一定（h=36000 km） ④定速度，即运行速度一定（v≈3.1km/s）
v1 V1、V2。则 大小分别为 v2
A.
B
R2 R1
等于(
)
R R
3 1 3 2
B.
C.
高中物理必修二6.5《宇宙航行》ppt
第六章 万有引力与航天
§6.5 宇宙航行
§6.5 宇宙航行
嫦 娥 奔 月
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
敦煌飞天的美丽壁画
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
外国人的 “飞天”梦
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
飞天之梦的历史
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
将卫星绕地球运动近似看成匀速圆周运动，则 卫星环绕线速度、角速度、周期、 向心加速度 与轨道半径的关系?
依据：F引=F向
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
三、人造卫星的运动规律
(1)
由
G
M地m r2
v2 m
r
得:v
GM地 r
(2)
由
G
M地m r2
m 2r
得:
GM地 r3
问 题 情 境
一、牛顿关于卫星的设想
地面上抛出的物 体,由于受到地球引 力的作用,最终都要 落回到地面。
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
一、牛顿关于卫星的设想
问 1、物体做平抛运动时,水平速度越大，飞
题 行的水平距离越远。
V0
情
O
境
问题:
A
B
C
D
2.若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会 怎样?试大胆猜想。
所以， 第一宇宙速度是 发射地球卫星的 最小发射速度。
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度）
GM
v1
7.9km / s R
§6.5 宇宙航行
§6.5 宇宙航行
嫦 娥 奔 月
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
敦煌飞天的美丽壁画
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
外国人的 “飞天”梦
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
飞天之梦的历史
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
将卫星绕地球运动近似看成匀速圆周运动，则 卫星环绕线速度、角速度、周期、 向心加速度 与轨道半径的关系?
依据：F引=F向
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
三、人造卫星的运动规律
(1)
由
G
M地m r2
v2 m
r
得:v
GM地 r
(2)
由
G
M地m r2
m 2r
得:
GM地 r3
问 题 情 境
一、牛顿关于卫星的设想
地面上抛出的物 体,由于受到地球引 力的作用,最终都要 落回到地面。
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
一、牛顿关于卫星的设想
问 1、物体做平抛运动时,水平速度越大，飞
题 行的水平距离越远。
V0
情
O
境
问题:
A
B
C
D
2.若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会 怎样?试大胆猜想。
所以， 第一宇宙速度是 发射地球卫星的 最小发射速度。
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度）
GM
v1
7.9km / s R
人教版高中物理必修二 第六章第5节 宇宙航行 (共39张)PPT课件
为r，求该卫星运行速度v。
近地卫星的运行速度是多大呢？
已 知 ： G 6 .6 7 1 0 1 1 N m 2 /k g 2 R6.37106m M5.891024kg
v m/s GM R
6.6710115.891024 6.4106
7.9km/s
2020/10/1
14
近地卫星的运行速度是多大呢？
2020/10/1
32
课堂小结：
33
练习：
34
35
2.关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ACD） A.它的运行速度小于7.9km/s B.它的运行速度大于7.9km/s C.它的周期是24h，且轨道平面与赤道平面重合 D.每一个地球同步卫星离地面的高度是一样的
36
37
38
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
40
设卫星离地面高度为h
由 GM 地 m卫 (R 地 h)2
m卫
(
2
T
)2
(R
地
h)h
3
解得h
GM 地T 2
4 2
R地
3.6 104 km
5.6R地
地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h ？
2020/10/1
30
2020/10/1
31
为了卫星之间不互相干扰，大约3° 左右才能放置1颗，这样地球的同步卫 星只能有120颗。可见，空间位置也是 一种资源。
10
2020年10月1日星期四
我国在1970年4月20日 发射了第一颗人造地球 卫星
2003年10月15日，神州五号 载人宇宙飞船发射升空
11
近地卫星的运行速度是多大呢？
已 知 ： G 6 .6 7 1 0 1 1 N m 2 /k g 2 R6.37106m M5.891024kg
v m/s GM R
6.6710115.891024 6.4106
7.9km/s
2020/10/1
14
近地卫星的运行速度是多大呢？
2020/10/1
32
课堂小结：
33
练习：
34
35
2.关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ACD） A.它的运行速度小于7.9km/s B.它的运行速度大于7.9km/s C.它的周期是24h，且轨道平面与赤道平面重合 D.每一个地球同步卫星离地面的高度是一样的
36
37
38
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
40
设卫星离地面高度为h
由 GM 地 m卫 (R 地 h)2
m卫
(
2
T
)2
(R
地
h)h
3
解得h
GM 地T 2
4 2
R地
3.6 104 km
5.6R地
地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h ？
2020/10/1
30
2020/10/1
31
为了卫星之间不互相干扰，大约3° 左右才能放置1颗，这样地球的同步卫 星只能有120颗。可见，空间位置也是 一种资源。
10
2020年10月1日星期四
我国在1970年4月20日 发射了第一颗人造地球 卫星
2003年10月15日，神州五号 载人宇宙飞船发射升空
11
人教版物理必修二课件6.5 ：宇宙航行 (共23张PPT)
2、所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个 确定轨道上 ，即同步卫星轨道平面与地球赤道 平面重合，卫星离地面高度为定值。
对同步卫星：其r、 v、ω、T 、均为定值
计算同步卫星高度
由万有引力提供向心力
Mm
4 2
G (R h)2 m T 2 (R h)
h3
GMT 2
4 2
R 3.6 107 m
同步通讯卫星轨道半径： R h 4.2107 m
同步卫星的线速度
解：由G万M有m引力 提m供 2向心力 故 :
r2
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
1011 6.0 4.2 107
1024
m
/
s
3.1103
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）
中国航天史
1970年， “东方红”1号， 中国第一颗人造卫星。中国是 第五个能自行发射卫星的国家。
1975年，返回式遥感卫星， 中国第一颗返回式卫星，用 于对地观测，运行三天后按 计划返回地面；中国是第三 个掌握卫星回收技术的国家。
思考：卫星运动的线速度、角速度 和周期与轨道半径的关系呢？
即：人造卫星的运动有何规律？
F
(1)
由
G
M地m卫 r2
m卫
v2 r
得:v
GM地 r
V
(2)
由G
M地m卫 r2
m卫2r得:
GM地 r3
对同步卫星：其r、 v、ω、T 、均为定值
计算同步卫星高度
由万有引力提供向心力
Mm
4 2
G (R h)2 m T 2 (R h)
h3
GMT 2
4 2
R 3.6 107 m
同步通讯卫星轨道半径： R h 4.2107 m
同步卫星的线速度
解：由G万M有m引力 提m供 2向心力 故 :
r2
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
1011 6.0 4.2 107
1024
m
/
s
3.1103
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）
中国航天史
1970年， “东方红”1号， 中国第一颗人造卫星。中国是 第五个能自行发射卫星的国家。
1975年，返回式遥感卫星， 中国第一颗返回式卫星，用 于对地观测，运行三天后按 计划返回地面；中国是第三 个掌握卫星回收技术的国家。
思考：卫星运动的线速度、角速度 和周期与轨道半径的关系呢？
即：人造卫星的运动有何规律？
F
(1)
由
G
M地m卫 r2
m卫
v2 r
得:v
GM地 r
V
(2)
由G
M地m卫 r2
m卫2r得:
GM地 r3
人教版高中物理必修2第6章第5节《宇宙航行》ppt课件
③ 根据老师的提示抓住老师的思路。老师在教学中经常有一些提示用语，如“请注意”、“我再重复一遍”、“这个问题的关键是····”等等，这些 用语往往体现了老师的思路。来自：学习方法网
④ 紧跟老师的推导过程抓住老师的思路。老师在课堂上讲解某一结论时，一般有一个推导过程，如数学问题的来龙去脉、物理概念的抽象归纳、语 文课的分析等。感悟和理解推导过程是一个投入思维、感悟方法的过程，这有助于理解记忆结论，也有助于提高分析问题和运用知识的能力。
典型 例5 人类曾向木星发射“伽利略”号木星探测器，该
例题
探测器在太空中行程37亿千米并最终成功进入绕木星 运行的轨道。此后不断发回拍摄到的照片，为人类近 距离了解木星提供了大量的资料，则人类在地面上发 射“伽利略”号的速度应为（ ） A.等于7.9 km/s B.大于7.9 km/s而小于11.2 km/s C.大于11.2 km/s而小于16.7 km/s D.大于16.7 km/s
2019/8/11
最新中小学教学课件
26
① 根据课堂提问抓住老师的思路。老师在讲课过程中往往会提出一些问题，有的要求回答，有的则是自问自答。一般来说，老师在课堂上提出的问 题都是学习中的关键，若能抓住老师提出的问题深入思考，就可以抓住老师的思路。
② 根据自己预习时理解过的逻辑结构抓住老师的思路。老师讲课在多数情况下是根据教材本身的知识结构展开的，若把自己预习时所理解过的知识 逻辑结构与老师的讲解过程进行比较，便可以抓住老师的思路。
巩固练习
巩固练习
3.若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星的质量是地
球的6倍，半径是地球的1.5倍，则这颗行星的第一宇宙速
度约为多大？
（16 km/s）
布置作业
④ 紧跟老师的推导过程抓住老师的思路。老师在课堂上讲解某一结论时，一般有一个推导过程，如数学问题的来龙去脉、物理概念的抽象归纳、语 文课的分析等。感悟和理解推导过程是一个投入思维、感悟方法的过程，这有助于理解记忆结论，也有助于提高分析问题和运用知识的能力。
典型 例5 人类曾向木星发射“伽利略”号木星探测器，该
例题
探测器在太空中行程37亿千米并最终成功进入绕木星 运行的轨道。此后不断发回拍摄到的照片，为人类近 距离了解木星提供了大量的资料，则人类在地面上发 射“伽利略”号的速度应为（ ） A.等于7.9 km/s B.大于7.9 km/s而小于11.2 km/s C.大于11.2 km/s而小于16.7 km/s D.大于16.7 km/s
2019/8/11
最新中小学教学课件
26
① 根据课堂提问抓住老师的思路。老师在讲课过程中往往会提出一些问题，有的要求回答，有的则是自问自答。一般来说，老师在课堂上提出的问 题都是学习中的关键，若能抓住老师提出的问题深入思考，就可以抓住老师的思路。
② 根据自己预习时理解过的逻辑结构抓住老师的思路。老师讲课在多数情况下是根据教材本身的知识结构展开的，若把自己预习时所理解过的知识 逻辑结构与老师的讲解过程进行比较，便可以抓住老师的思路。
巩固练习
巩固练习
3.若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星的质量是地
球的6倍，半径是地球的1.5倍，则这颗行星的第一宇宙速
度约为多大？
（16 km/s）
布置作业
新人教版高中物理必修二第六章第五节宇宙航行课件 (共51张PPT)
4．梦想成真． 1957 年 10 月，苏联成功发射了第一颗人造地球卫星． 1969 年 7 月，美国“阿波罗 11 号”登上月球． 2003 年 10 月 15 日，我国航天员杨利伟踏入太空． 2010 年 10 月 1 日，我国的“嫦娥二号”探月卫星发 射成功． 2013 年 6 月 11 日，我国的“神舟十号”飞船发射成 功．
结合选项 C 知选项 D 错误．本题正确选项为 A、B、 C.
答案：ABC
2．(多选)三颗人造地球卫星 A、B、C 绕地球做匀速 圆周运动，如图所示，已知 mA＝mB＜mC，则对于三颗卫 星，正确的是( )
A．运行线速度关系为 vA＞vB＝vC B．运行周期关系为 TA＜TB＝TC
C．向心力大小关系为 FA＝FB＜FC D．半径与周期关系为RT2A3A＝RT2B3B＝RT2C3C 解析：由 GMr2m＝mvr2得 v＝ GrM，所以 vA＞vB＝
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.
知识点 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 GMr2m＝_m_v_r2，
1．人造卫星的 an、v、ω、T 由地球的质量 M 和卫星 的轨道半径 r 决定，当 r 确定后，卫星的 an、v、ω、T 便 确定了，与卫星的质量、形状等因素无关，当人造卫星的 轨道半径 r 发生变化时，其 an、v、ω、T 都会随之改变．
2．在处理人造卫星的 an、v、ω、T 与半径 r 的关系 问题时，常用公式“gR2＝GM”来替换出地球的质量 M， 会使问题解决起来更方便．
人教版高中物理必修二 第六章第5节 宇宙航行 课件(共36张PPT)
运行速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地 球做匀速圆周运动的线速度．当卫星“贴着” 地面运行时，运行速度等于发射速度．
关系：
1、发射速度总是≥运行速度。
2、发射速度越大，运行速度越小。
3、 第一宇宙速度是发射卫星的 最小发射速度，是卫星绕地球运 行时的最大运行速度。
三、第二宇宙速度（脱离速度）
1、定义： 在地面上发射物体，使之能
由公式可知：天体质量越大，半 径越小，第一宇宙速度越大。
看条件回答问题：在地球 表面处发射一个物体，则：
1、当V发＜7.9km/s时，物体将？ 2、当V发=7.9km/s时，物体将？ 3、当7.9km/s＜V发＜11.2km/s时，物体将？
4、当11.2km/s≤V发＜16.7km/s时，物体将？
够摆脱地球引力的束缚，成为绕 太阳运动的人造行星所必须具备 的最小发射速度。
2、大小： V2 11.2km/ s
四、第三宇宙速度（逃逸速度）
1、定义：
在地面上发射物体，使之能 够摆脱太阳引力的束缚，飞到太 阳系以外的宇宙空间中去所必须 具备的最小发射速度。
V 2、大小： 3
16.7km/
s
答案: 8.9m/s2； 7.3m/s
强化训练 训练2：中国紫金山天文台将1965年9月
20日发现的第2752号小行星命名为“吴 健雄星”,其直径2R2=32 km。如果该小 行星的密度与地球的密度相同,则对该小 行星而言,第一宇宙速度为多少? (已知地球半径为R1=6 400 km,地球的 第一宇宙速度v=8 km/s)
火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈， 历时108分，然后重返大气层，安全降落在地 面，铸就了人类进入太空的丰碑。
■1969年7月20日，阿波罗11号将人类第一次
关系：
1、发射速度总是≥运行速度。
2、发射速度越大，运行速度越小。
3、 第一宇宙速度是发射卫星的 最小发射速度，是卫星绕地球运 行时的最大运行速度。
三、第二宇宙速度（脱离速度）
1、定义： 在地面上发射物体，使之能
由公式可知：天体质量越大，半 径越小，第一宇宙速度越大。
看条件回答问题：在地球 表面处发射一个物体，则：
1、当V发＜7.9km/s时，物体将？ 2、当V发=7.9km/s时，物体将？ 3、当7.9km/s＜V发＜11.2km/s时，物体将？
4、当11.2km/s≤V发＜16.7km/s时，物体将？
够摆脱地球引力的束缚，成为绕 太阳运动的人造行星所必须具备 的最小发射速度。
2、大小： V2 11.2km/ s
四、第三宇宙速度（逃逸速度）
1、定义：
在地面上发射物体，使之能 够摆脱太阳引力的束缚，飞到太 阳系以外的宇宙空间中去所必须 具备的最小发射速度。
V 2、大小： 3
16.7km/
s
答案: 8.9m/s2； 7.3m/s
强化训练 训练2：中国紫金山天文台将1965年9月
20日发现的第2752号小行星命名为“吴 健雄星”,其直径2R2=32 km。如果该小 行星的密度与地球的密度相同,则对该小 行星而言,第一宇宙速度为多少? (已知地球半径为R1=6 400 km,地球的 第一宇宙速度v=8 km/s)
火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈， 历时108分，然后重返大气层，安全降落在地 面，铸就了人类进入太空的丰碑。
■1969年7月20日，阿波罗11号将人类第一次
人教版高中物理必修二ppt课件：6.5宇宙航行课件
东
南
人造地球卫星的运行轨道
卫星绕地球做匀速圆周运动时，是地球的引力提供 向心力，卫星受到地球的引力方向指向地心，而做圆 周运动的向心力方向始终指向圆心，所以卫星圆周运 动的圆心和地球的地心重合。这样就存在三类人造地 球卫星轨道：
①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面， 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，卫星通过两极上空； ③一般轨道，卫星轨道和赤道成 一定角度。
学科网
v1
GM R
6.6710 11 5.9810 24 6.3710 6
m/s
7.9km / s
这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆 周运动所必须具有的速度，叫做第一宇宙速度。
第一宇宙速度的另一表达式
根据地球表面（忽略自转）物体的重力近似
于对物体的万有引力可得:
v gR 9.8 6.4 10 6 m / s 7.9km / s
v 1 1.第一宇宙速度(环绕速度) ：
二、宇宙速度
GM R
gR
（对任何天体都适用）
对地球(1)v1=7.9km/s 是人造卫星的最小发射速 度和最大环绕速度。若7.9km/s<v<11.2km/s 卫星绕地球做椭圆运动。 2、第二宇宙速度(逃逸速度): v 2=11.2km/s 是 卫星挣脱地球束缚的最小发射速度 3、第三宇宙速度(逃逸速度):v3 =16.7km/s是 卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度
2003年10月15日 神舟五号 杨利伟
2005年10月12日 神舟六号 费俊龙聂海胜
2008年9月25日 神舟七号 翟志刚刘伯明 景海鹏
4．1990年3月，紫金山天文台将该台发现 的2752号小行星命名为“吴健雄星”。将 其看作球形，直径为32km，它的密度和地 球密度相近。若在此小行星上发射一颗卫 星环绕 其表面附近运转。求此卫星的环绕 速度。（地球半径取6400km）
新人教版高中物理必修二 6.5宇宙航行课件
r3 GM
可知周期T较小的轨道，其半径r
也小，A正确；
由：
G
Mm r2
man
m
v2 r
m 2r
整理得：
an
G
M r2
，v
G M， r
G
M r3
可知半径变小，向心加速度变
大，线速度变大，角速度变大，
故B、C、D错误。
练习
1.关于第一宇宙速度，下列的说法中正确的是( BC )
A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度 C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D.它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度
人造卫星运行的动力学方程
G
Mm r2
m
v2 r
G
Mm r2
m2r
v GM r
GM r3
G
Mm r2
m(
2 T
)2
r
T 2 r3
GM
v 1 r
1
r3
T r3
三、人造地球卫星运行的规律
思考：对于绕地球运动的人造卫星： （1）离地面越高，向心力越__小___. （2）离地面越高，线速度越__小___.
上的第一宇宙速度。
v1
gR
2vR t
例2.探测器绕月球做匀速 圆周运动，变轨后在周期 较小的轨道上仍做匀速圆 周运动，则变轨后与变轨
前相比( A )
A . 轨道半径变小 B . 向心加速度变小 C . 线速度变小 D . 角速度变小
解析：万有引力提供向心力,则：
G
Mm r2
m
4 2
T2
r
整理得：T 2
第六章 万有引力与航天 6.5 宇宙航行
人教版高一物理必修二宇宙航行PPT课件
r
（2）近地卫星的轨道半径等于地球半径。
2.速度计算
M
设地球的质量为M，人造卫星质量为m，
它到地心的距离为r，求卫星的速度v。
卫星运动所需的向心力由万有引力提供， 所以
mv2 r
G
Mm r2
解得： v GM
r
对于近地卫星，r=R=6.4×106m，
v
6.6710-11 5.981024
6.4 106
人教版高一物理必修二第六章 6.5宇宙航行（30张PPT）
六、地球同步卫星 1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星， 它位于地球赤道正上方，跟地球同步做匀速圆周运动， 它的周期：T＝24h
人教版高一物理必修二第六章 6.5宇宙航行（30张PPT）
人教版高一物理必修二第六章 6.5宇宙航行（30张PPT）
1. 发射速度 发射速度是指航天器搭载在火箭中 随火箭一起上升过程结束后与火箭 分离时的速度。
2. 运行速度
运行速度是指卫星进入轨道后绕地球 做匀速圆周运动的速度。
3.说明：
（1）三个宇宙速度均是指发射速度。 （2）第一宇宙速度是在地面附近 发射卫星的最小速度，也是卫星 环绕地球运行的最大速度。
人教版高一物理必修二第六章 6.5宇宙航行（30张PPT）
m/s
7.9103m / s
7.9km/ s
三、宇宙速度
1.第一宇宙速度： v1 7.9km / s
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一
宇宙速度（又叫环绕速度）。
2.第二宇宙速度： v2 11.2km / s
当物体的速度等于或大于11.2km/s时， 它就会克服地球引力，永远离开地球。 我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度。
人教版高一物理必修2第六章6.5宇宙航行(共30张PPT)[优秀课件资料]
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要与地球同步，卫星的轨道平面必须与赤道平面平行，又由于向 心力是万有引力提供的，卫星轨道的圆心必须是地心。
三、梦想成真 同步卫星有以下几个特点：
5、同步卫星高度固定不变
（Ｒ＋ｈ）
解得高度 ：ｈ＝
v2r23.-14.23177m 0/s3.1k/m s km
T 243600 线速度： 22 3 .1r 4a /s d 7 .3 1 5 0 ra /sd
发射速度： 指被发射 物体离开地面时的速 度。（物体被发射后， 不再受到推力，完全 凭借惯性向前运动。）
一、牛顿的设想
1、牛顿对人造卫星原理的描绘:
牛顿就曾设想, 从高山上用不同 的水平速度抛出物体,速度一次 比一次大,则落点一次比一次远, 如不计空气的阻力,当速度足够 大时, 物体就永远不会落到地面 上来,而围绕地球旋转,成为一颗 人造地球卫星了。
展望未来
光子火箭
超光速飞船“千年隼”号 《星球大战》
三、梦想成真
同步卫星
同步卫星有以下几个特点：
1、同步卫星的运行方向与地球自转方向一致。
2、同步卫星的运转周期与地球自转周期相同。T=24h
3、同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度。(ω=ω0) 4、同步卫星的轨道平面均在赤道平面上，即所有的同步卫星都在 赤道的正上方。（不可能定点在我国某地上空，为什么？ ）
1969年7月20日，阿波罗 11号将人类送上了月球。
三 梦想成真
2 中国的航天成就
1970年4月24日我国 第一颗人造卫星升空
2007年10月24日嫦娥
一号月球探测器发射 成功
三、梦想成真
伴随着“神舟’五号的发射成功，中国已正式启动“嫦娥工 程”，开始了宇宙探索的新征程．
三、梦想成真 同步卫星有以下几个特点：
5、同步卫星高度固定不变
（Ｒ＋ｈ）
解得高度 ：ｈ＝
v2r23.-14.23177m 0/s3.1k/m s km
T 243600 线速度： 22 3 .1r 4a /s d 7 .3 1 5 0 ra /sd
发射速度： 指被发射 物体离开地面时的速 度。（物体被发射后， 不再受到推力，完全 凭借惯性向前运动。）
一、牛顿的设想
1、牛顿对人造卫星原理的描绘:
牛顿就曾设想, 从高山上用不同 的水平速度抛出物体,速度一次 比一次大,则落点一次比一次远, 如不计空气的阻力,当速度足够 大时, 物体就永远不会落到地面 上来,而围绕地球旋转,成为一颗 人造地球卫星了。
展望未来
光子火箭
超光速飞船“千年隼”号 《星球大战》
三、梦想成真
同步卫星
同步卫星有以下几个特点：
1、同步卫星的运行方向与地球自转方向一致。
2、同步卫星的运转周期与地球自转周期相同。T=24h
3、同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度。(ω=ω0) 4、同步卫星的轨道平面均在赤道平面上，即所有的同步卫星都在 赤道的正上方。（不可能定点在我国某地上空，为什么？ ）
1969年7月20日，阿波罗 11号将人类送上了月球。
三 梦想成真
2 中国的航天成就
1970年4月24日我国 第一颗人造卫星升空
2007年10月24日嫦娥
一号月球探测器发射 成功
三、梦想成真
伴随着“神舟’五号的发射成功，中国已正式启动“嫦娥工 程”，开始了宇宙探索的新征程．
高中物理必修二人教版6.5宇宙航行(28张PPT)
下列说法正确的是（ B ）
A.半径越大，速率越大，周期越小 B.半径越大，速率越小，周期越大 C.所有卫星的角速度相同，与半径无关 D.所有卫星的速率均相同，与半径无关
2.(多选)关于地球的第一宇宙速度，下面说
法中正确的是（ BC ）
A.它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度 B.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行 速度 C.它是能使卫星进入近地轨道的最小发射速 度 D.它是能使卫星进入轨道的最大发射速度
嫦
娥
奔
外
月
国 人
的
飞
天
梦
问题： 地面上的物体，怎样才能离开地球呢
300多年前，牛顿提出设想
设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在 圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那 么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速 度v为多少？
Mm v2
G
r2
m r
v GM r
近地卫星的速度是多少呢？
（如何求？）
4. R、v、ω、T、an
__“__全__部__固___定__”__
为了卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗， 这样地球的同步卫星只能有120颗。
近地卫星、同步卫星、月球月三球者比较
同 步 卫 星 h=3.6×107m
v=3km/s T=24h
h=3.8×108m
v=1km/s T=27天
v1
GM R
6.6710115.891024 6.37106
m
/
s
7.9km
/
s
6.5 宇 宙 航 行 一、宇宙速度
1、第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s
（１）第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，发射速度低 于它，卫星将落回地面而不能绕地球运转；
A.半径越大，速率越大，周期越小 B.半径越大，速率越小，周期越大 C.所有卫星的角速度相同，与半径无关 D.所有卫星的速率均相同，与半径无关
2.(多选)关于地球的第一宇宙速度，下面说
法中正确的是（ BC ）
A.它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度 B.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行 速度 C.它是能使卫星进入近地轨道的最小发射速 度 D.它是能使卫星进入轨道的最大发射速度
嫦
娥
奔
外
月
国 人
的
飞
天
梦
问题： 地面上的物体，怎样才能离开地球呢
300多年前，牛顿提出设想
设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在 圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那 么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速 度v为多少？
Mm v2
G
r2
m r
v GM r
近地卫星的速度是多少呢？
（如何求？）
4. R、v、ω、T、an
__“__全__部__固___定__”__
为了卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗， 这样地球的同步卫星只能有120颗。
近地卫星、同步卫星、月球月三球者比较
同 步 卫 星 h=3.6×107m
v=3km/s T=24h
h=3.8×108m
v=1km/s T=27天
v1
GM R
6.6710115.891024 6.37106
m
/
s
7.9km
/
s
6.5 宇 宙 航 行 一、宇宙速度
1、第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s
（１）第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，发射速度低 于它，卫星将落回地面而不能绕地球运转；
新人教版高中物理必修二 教学课件：6.5 宇宙航行(共28张PPT)
到太阳系以外。
概念辨析
发射速度和运行速度
1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置 时的速度。
①宇宙速度均指发射速度
②第一宇宙速度为在地面发射卫星的最小速度，也 是环绕地球运行的最大速度 2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周 运动的速度。
GM v1 r
r↑ v↓
近地卫星 v发 v运 其它卫星 v发 >v运
（4）如果卫星发射速度大于7.9km/s，而小于 11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行．
2.第二宇宙速度（大小：v=11.2km/s ）：当物体的速度大
于或等于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开 地球。 3.第三宇宙速度（大小：v=16.7km/s ）：如果物体的速度 大于或等于16.7km/s，物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞
例1.发射一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,如果它
的轨道半径是地球半径的4倍,它的轨道速度是第一宇宙 速度的多少倍？ 解:由万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力得
Mm v2 G 2 m r r
v GM r
设第一宇宙速度为v1,卫星的轨道速度为v2
v2 v1 r1 1 r2 2
1 v2 v1 2
地球
３．人造卫星运动参量的关系
（1）、线速度、角速度、周期、加速度等 设地球和卫星的质量 分别为M和m,卫星到地 心的距离为r,求卫星运 动的线速度v、角速度ω、 周期T 、加速度an?
V
F
由F引=F向得到：
Mm v G 2 m r r
GMm 2 mr ω r2
2
v
ω
2
GM ( r↑,v ↓) r
法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力
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2018年3月23日星期五
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度） 人造卫星
GM v1 7.9km / s R
V3=16.7km/s V2=11.2km/s
法二：v1 gR 7.9km / s
2、第二宇宙速度： (脱离速度)
v2 11.2km / s
地球
V1=7.9km/s
倾斜 轨道
赤道轨道 同步 轨道 自转轴
2018年3月23日星期五
2018年3月23日星期五
2018年3月23日星期五
2018年3月23日星期五
为了卫星之间不互相干扰，大约3° 左右才能放置1颗，这样地球的同步卫 星只能有120颗。可见，空间位置也是 一种资源。
2018年3月23日星期五
凡是人造卫星的问题都可从下列关 系去列运动方程，即:
§6.5 宇宙航行
嫦 娥 奔 月
敦煌飞天的美丽壁画
外国人的 “飞天”梦
2018年3月23日星期五
1957年10月4日，前苏联发射了 世界上第一颗人造地球卫星 我国在1970年4月20日发射了 第一颗人造地球卫星
2003年10月15日，神州五号 载人宇宙飞船发射升空
2018年3月23日星期五
一、人造卫星的发射原理
2018年3月23日星期五
人造卫星的轨道
F1 F2 F
练习：求近地卫星的周期
r T 2 GM 地
3
(6.37 106 )3 2 3.14 s 11 24 6.67 10 5.98 10
5.06 10 s 84.3min
3
我们能否发射一颗周 期为80min的卫星？
例3：
ACD 关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ ） A.它的运行速度小于7.9km/s B.它的运行速度大于7.9km/s C.它的周期是24h，且轨道平面于赤道平面重 D.每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样 的 Nhomakorabea 例题分析
如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上 运动的3颗卫星，下列说法正确的是： A、b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度； B、b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心 加速度； C、c加速可追上同一轨道 上的b，b减速可等候 同一轨道上的c； D、a卫星由于某原因，轨 道半径缓慢减小，其线 速度将增大。
重力=万有引力 万有引力=向心力
式中：r R h
Mm mg =G 2 r 2 Mm v G 2 m r r
g 是高空h处的重力加速度，也即a向
求解重力加速度
已知地球质量为M，地球半径 为R，万有引力恒量为G，如果不 考虑地球自转的影响，用以上各 量表示，地球表面的重力加速度 是多少？你能不能求出距地面高 度为h处的重力加速度是多少吗？
近地面的卫星的速度是多少呢？
已知：G 6.67 10 N m / kg 24 6 M 5.89 10 kg R 6.37 10 m
2 2 11
v1
GM R
6.6710115.891024 6.37106
m / s 7.9km / s
这就是人造地球卫星在地面附近 绕地球做匀速圆周运动所必须具 有的最低发射速度，叫做第一宇 宙速度。
g G M R2 M g G ( R h) 2
例1:
设地球的质量不变,而地球半径增加为 原来的2倍,那么从地球发射的第一宇 B 宙速度的大小应为原来的 ( ) 2 倍 B.1/ 2 倍 C. ½ 倍 A. D.2倍
例2：
关于宇宙速度，下列说法正确的是：（ A ） A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的 最小发射速度 B.第一宇宙速度使人造地球卫星绕地球飞行 的最小速度 C.第二宇宙速度使卫星在椭圆轨道上运行时 的最大速度 D.第三宇宙速度时发射人造地球卫星的最小 速度
→人造行星
11.2km/s>v>7.9km/s
3、第三宇宙速度：（逃逸速度）
v3 16.7km / s →人造恒星
2018年3月23日星期五
概念辨析 发射速度和运行速度
1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开
发射装置时的速度。
①宇宙速度均指发射速度 ②第一宇宙速度是在地面发射卫星的最 小速度，也是环绕地球运行的最大速度
2018年3月23日星期五
四、人造卫星的超重和失重
1、发射和回收阶段
发射
回收
加速上升
减速下降
超重
超重
2、沿圆轨道正常运行
只受重力
a=g
完全失重
与重力有关的现象全部消失
2018年3月23日星期五
天平 弹簧秤测重力
液体压强计
五、地球同步卫星
1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的 人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地 做匀速圆周运动，它的周期：T＝24h 2、所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一 个确定轨道上 ，即同步卫星轨道平面与地球 赤道平面重合，卫星离地面高度为定值。
练习:求同步卫星离地面高度
h
2018年3月23日星期五
练习：
求同步卫星离地面高度
设卫星离地面高度为h
GM 地 m卫 2 2 由 m卫 ( ) (R 地 h) 2 h (R 地 h) T
3
解得h
GM 地T 2 4 R 地 3.6 10 km 2 4
5.6R地
地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h ？
2018年3月23日星期五
牛顿设想：抛出速度很大时，物体就不会落回地面
设地球质量为M，半径为R。人造地球卫 星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为 r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫 星的速度v如何推算？
Mm v G 2 m r r
2
GM v r
v
1 r
卫星离地心越远，它运行的速度越小。
2018年3月23日星期五
地球同步卫星的特点:
1、所有的同步卫星只能分布在赤道正上 方的一个确定轨道上，即同步卫星轨道 平面与地球赤道平面重合，卫星离地面 高度为定值 5.6R地 。
2、对同步卫星： 其r、h、v、ω、T
、g'均为确定值
2018年3月23日星期五
极地轨道
人 造 卫 星 的 轨 道
2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做
匀速圆周运动的速度。
GM v1 r
r↗ v↘
三、人造卫星的运动规律
(1) 由 G M地 m r
2
v m r
2
得:v
2
GM 地 r GM 地 r
3
3
(2) 由 G
(3) 由 G
M地 m r
r
2
2
m r 得:
2
M地 m
r 4 m 2 r 得:T 2 GM 地 T
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度） 人造卫星
GM v1 7.9km / s R
V3=16.7km/s V2=11.2km/s
法二：v1 gR 7.9km / s
2、第二宇宙速度： (脱离速度)
v2 11.2km / s
地球
V1=7.9km/s
倾斜 轨道
赤道轨道 同步 轨道 自转轴
2018年3月23日星期五
2018年3月23日星期五
2018年3月23日星期五
2018年3月23日星期五
为了卫星之间不互相干扰，大约3° 左右才能放置1颗，这样地球的同步卫 星只能有120颗。可见，空间位置也是 一种资源。
2018年3月23日星期五
凡是人造卫星的问题都可从下列关 系去列运动方程，即:
§6.5 宇宙航行
嫦 娥 奔 月
敦煌飞天的美丽壁画
外国人的 “飞天”梦
2018年3月23日星期五
1957年10月4日，前苏联发射了 世界上第一颗人造地球卫星 我国在1970年4月20日发射了 第一颗人造地球卫星
2003年10月15日，神州五号 载人宇宙飞船发射升空
2018年3月23日星期五
一、人造卫星的发射原理
2018年3月23日星期五
人造卫星的轨道
F1 F2 F
练习：求近地卫星的周期
r T 2 GM 地
3
(6.37 106 )3 2 3.14 s 11 24 6.67 10 5.98 10
5.06 10 s 84.3min
3
我们能否发射一颗周 期为80min的卫星？
例3：
ACD 关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ ） A.它的运行速度小于7.9km/s B.它的运行速度大于7.9km/s C.它的周期是24h，且轨道平面于赤道平面重 D.每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样 的 Nhomakorabea 例题分析
如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上 运动的3颗卫星，下列说法正确的是： A、b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度； B、b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心 加速度； C、c加速可追上同一轨道 上的b，b减速可等候 同一轨道上的c； D、a卫星由于某原因，轨 道半径缓慢减小，其线 速度将增大。
重力=万有引力 万有引力=向心力
式中：r R h
Mm mg =G 2 r 2 Mm v G 2 m r r
g 是高空h处的重力加速度，也即a向
求解重力加速度
已知地球质量为M，地球半径 为R，万有引力恒量为G，如果不 考虑地球自转的影响，用以上各 量表示，地球表面的重力加速度 是多少？你能不能求出距地面高 度为h处的重力加速度是多少吗？
近地面的卫星的速度是多少呢？
已知：G 6.67 10 N m / kg 24 6 M 5.89 10 kg R 6.37 10 m
2 2 11
v1
GM R
6.6710115.891024 6.37106
m / s 7.9km / s
这就是人造地球卫星在地面附近 绕地球做匀速圆周运动所必须具 有的最低发射速度，叫做第一宇 宙速度。
g G M R2 M g G ( R h) 2
例1:
设地球的质量不变,而地球半径增加为 原来的2倍,那么从地球发射的第一宇 B 宙速度的大小应为原来的 ( ) 2 倍 B.1/ 2 倍 C. ½ 倍 A. D.2倍
例2：
关于宇宙速度，下列说法正确的是：（ A ） A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的 最小发射速度 B.第一宇宙速度使人造地球卫星绕地球飞行 的最小速度 C.第二宇宙速度使卫星在椭圆轨道上运行时 的最大速度 D.第三宇宙速度时发射人造地球卫星的最小 速度
→人造行星
11.2km/s>v>7.9km/s
3、第三宇宙速度：（逃逸速度）
v3 16.7km / s →人造恒星
2018年3月23日星期五
概念辨析 发射速度和运行速度
1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开
发射装置时的速度。
①宇宙速度均指发射速度 ②第一宇宙速度是在地面发射卫星的最 小速度，也是环绕地球运行的最大速度
2018年3月23日星期五
四、人造卫星的超重和失重
1、发射和回收阶段
发射
回收
加速上升
减速下降
超重
超重
2、沿圆轨道正常运行
只受重力
a=g
完全失重
与重力有关的现象全部消失
2018年3月23日星期五
天平 弹簧秤测重力
液体压强计
五、地球同步卫星
1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的 人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地 做匀速圆周运动，它的周期：T＝24h 2、所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一 个确定轨道上 ，即同步卫星轨道平面与地球 赤道平面重合，卫星离地面高度为定值。
练习:求同步卫星离地面高度
h
2018年3月23日星期五
练习：
求同步卫星离地面高度
设卫星离地面高度为h
GM 地 m卫 2 2 由 m卫 ( ) (R 地 h) 2 h (R 地 h) T
3
解得h
GM 地T 2 4 R 地 3.6 10 km 2 4
5.6R地
地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h ？
2018年3月23日星期五
牛顿设想：抛出速度很大时，物体就不会落回地面
设地球质量为M，半径为R。人造地球卫 星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为 r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫 星的速度v如何推算？
Mm v G 2 m r r
2
GM v r
v
1 r
卫星离地心越远，它运行的速度越小。
2018年3月23日星期五
地球同步卫星的特点:
1、所有的同步卫星只能分布在赤道正上 方的一个确定轨道上，即同步卫星轨道 平面与地球赤道平面重合，卫星离地面 高度为定值 5.6R地 。
2、对同步卫星： 其r、h、v、ω、T
、g'均为确定值
2018年3月23日星期五
极地轨道
人 造 卫 星 的 轨 道
2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做
匀速圆周运动的速度。
GM v1 r
r↗ v↘
三、人造卫星的运动规律
(1) 由 G M地 m r
2
v m r
2
得:v
2
GM 地 r GM 地 r
3
3
(2) 由 G
(3) 由 G
M地 m r
r
2
2
m r 得:
2
M地 m
r 4 m 2 r 得:T 2 GM 地 T