宇宙航行ppt课件
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《宇宙航行》课件(精品)
第一宇宙速度是航天器 绕地球轨道运行的速度， 大约是7.9km/s。
第二宇宙速度是航天器 逃离地球引力的最小速 度，大约是11.2km/s。
第三宇宙速度是航天器 逃离太阳系的最小速度， 大约是16.7km/s。
03 宇宙航行的技术和方法
火箭推进技术
01
02
03
化学火箭推进
利用燃料燃烧产生高速气 体，通过喷管形成反作用 力推动航天器。
健康问题
长期在太空中生活和工作可能对宇航员的身体健康产生影响，如骨骼和肌肉的退 化、辐射暴露等。因此，需要关注宇航员的健康问题，并采取相应的预防和保护 措施。
太空资源的开发和利用问题
资源利用
太空中有许多有价值的资源，如稀有 金属、水和气体等。这些资源的开发 和利用可能对地球上的经济和产业产 生影响，需要制定合理的政策和法规 来规范和管理。
核聚变火箭推进
利用核聚变反应产生大量 热能，驱动工质高速喷出， 产生推力。
反物质推进
利用反物质和物质的湮灭 反应产生巨大能量，推动 航天器飞行。
航天器的设计和制造
结构强度
航天器必须具备足够的结 构强度，以承受发射、轨 道和返回过程中的各种力。
热防护
航天器在进入大气层时， 会受到极高的温度和压力， 因此需要有效的热防护措 施。
利益分配
如何公平地分配太空资源的利益是一 个重要的问题。各国之间的竞争和利 益冲突可能导致太空资源的过度开发 和浪费，需要国际社会的合作和协商 来解决。
外星生命的探索和研究问题
探索目的
外星生命的探索和研究是宇宙航行的一个重要目标。这涉及到人类对宇宙和生命的认知，以及对外星生命的尊重 和保护。
伦理原则
相对论原理
相对论原理：描述了时间和空间 的变化取决于观察者的参考系。
必修2 6.5 宇宙航行 课件
解析: 设卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为 T , 根据万有引力定律和牛 顿第二定律得 G
Mm (4R) 2
=m
v2 Mm , G 4 R (4R) 2
2 =m ( T
) ·4R
2
质量为 m ' 的物体在地球表面所受的重力等于万有引力大小, 即
G
Mm ' R2
=m ' g
R 1 联立以上三式解得 v= gR ,T=16π g 2
②确定的周期: 同步卫星的运转周期和地球自转周期相同, 即 T=24 h; ③确定的角速度: 同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度; ④确定的轨道平面: 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确定的高度: 同步卫星的高度固定不变.
GMm 2 由 =m r( 2 T r
三、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.
四、经典力学的局限性
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、弱引力的广阔领域, 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, 物体的质量是不随运动状态改变的, 而狭义 相对论指出, 质量要随物体运动速度的增大而增大,
GM 答案: v= . Rh
(1) 第一宇宙速度是人造地球卫星的最大环绕速度, 也是最小发射速 度. (2) 宇宙速度是地球上满足不同要求的卫星发射速度, 三个宇宙速 度分别为三种不同情况下在地面附近的最小发射速度. (3) 运行速度 为人造卫星绕地球做圆周运动的环绕速度, 并不同于发射速度.
《宇宙航行》课件(很好)
这些船只可以搭载宇航员 进行探索任务，如阿波罗 登月计划。
货运飞船
它们用于向国际空间站和 其他空间实验室运送物资 和实验设备。
探测器
这些无人机器人用于探索 其他星球和太空中的天体。
机器人在太空探索中的角色
1 探测与采样
机器人可以探测星球表面并采集样品进行分析。
2 维护与修复
它们可以进行太空站和卫星的维护和修复工作，减少宇航员的风险。
3
工作时间表
宇航员的日程安排非常紧凑，包括定期维护和科学实验。
3 远程操控
它们可以被远程操作以执行复杂的任务，如火星车的探索。
登上宇宙：火箭
猎鹰重型火箭
猎鹰重型火箭是目前最强大的 运载火箭之一，可以将重型货 运飞船送入太空。
联盟号火箭
联盟号火箭是俄罗斯主要使用 的载人火箭，可以将宇航员送 入太空。
大型有用载荷火箭
正在开发中的BFR火箭将能够 运载大型货运和载人航天任务。
好奇号火星车
2012年，NASA成功将好奇号 火星车降落到火星上，进行了 历史性的探索。
星际旅行的挑战
1
重力
在太空中，缺乏重力可能对身体产生负面影响，如骨质疏松。
2
太空辐射
宇航员需要防护措施来抵御辐射，以保护其身体健康。
3
孤独感
长时间在太空中度过可能导致宇航员感到孤独和心理压力。
太空船的类型
载人飞船
《宇宙航行》课件(很好)
本课件将带您探索宇宙航行的精彩世界。从宇宙航行的简介开始，到未来的 星球殖民和太空旅游，我们将一起探索人类的勇敢企图心和探索精神。
历史上的宇宙探索
斯普特尼克卫星
1957年，苏联发射了第一颗人 类造成的人造卫星。这标志着9年，尼尔·阿姆斯特朗成 为第一位登上月球的人类。这 次任务标志着人类首次踏足月 球。
货运飞船
它们用于向国际空间站和 其他空间实验室运送物资 和实验设备。
探测器
这些无人机器人用于探索 其他星球和太空中的天体。
机器人在太空探索中的角色
1 探测与采样
机器人可以探测星球表面并采集样品进行分析。
2 维护与修复
它们可以进行太空站和卫星的维护和修复工作，减少宇航员的风险。
3
工作时间表
宇航员的日程安排非常紧凑，包括定期维护和科学实验。
3 远程操控
它们可以被远程操作以执行复杂的任务，如火星车的探索。
登上宇宙：火箭
猎鹰重型火箭
猎鹰重型火箭是目前最强大的 运载火箭之一，可以将重型货 运飞船送入太空。
联盟号火箭
联盟号火箭是俄罗斯主要使用 的载人火箭，可以将宇航员送 入太空。
大型有用载荷火箭
正在开发中的BFR火箭将能够 运载大型货运和载人航天任务。
好奇号火星车
2012年，NASA成功将好奇号 火星车降落到火星上，进行了 历史性的探索。
星际旅行的挑战
1
重力
在太空中，缺乏重力可能对身体产生负面影响，如骨质疏松。
2
太空辐射
宇航员需要防护措施来抵御辐射，以保护其身体健康。
3
孤独感
长时间在太空中度过可能导致宇航员感到孤独和心理压力。
太空船的类型
载人飞船
《宇宙航行》课件(很好)
本课件将带您探索宇宙航行的精彩世界。从宇宙航行的简介开始，到未来的 星球殖民和太空旅游，我们将一起探索人类的勇敢企图心和探索精神。
历史上的宇宙探索
斯普特尼克卫星
1957年，苏联发射了第一颗人 类造成的人造卫星。这标志着9年，尼尔·阿姆斯特朗成 为第一位登上月球的人类。这 次任务标志着人类首次踏足月 球。
宇宙航行课件PPT
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GM 或v R
gR
第一宇宙速度是地球卫星的最大运行速度 是地球卫星的最小发射速度
二、梦想成真
G
Mm r2
ma向
v2 m
r
mr 2
mr( )2
T
M a向 G r 2 , v
GM ,T 2
r
r 3 ,
GM
GM r3
mg
G
Mm r2
g
G
Mr 2（距地心r处的重力加速度）
在地面r
R，g
GM R2
2
T
离地面高度:h=36000km。
线速度: v =3.1km/s。
1. 为 了 同 步 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。
《宇宙航行》课件
解析： 由 GMr2m＝mvr2得 v＝
GrM，所以 vA>vB＝vC，选项 A 正确；由
GMr2m＝mr4Tπ22得 T＝2π
GrM3 ，所以 TA<TB＝TC，选项 B 正确；由 GMr2m＝man
得 an＝GMr2，所以 aA>aB＝aC，又 mA＝mB<mC，所以 FA>FB，FB<FC，选项 C 错
误；三颗卫星都绕地球运行，故由开普勒第三定律得RTA23A＝RT2B3B＝RT2C3C，选项 D 正确。 答案： ABD
[拓展延伸] 在【例 2】中，若卫星 A 由于某种原因，半径逐渐增大，最终 和 B、C 在同一轨道上运动，则下列说法正确的是( )
A．卫星 A 速率逐渐变小，周期逐渐变小 B．卫星 A 速率逐渐变小，周期逐渐变大 C．卫星 A 速率逐渐变大，周期逐渐变大 D．卫星 A 速率逐渐变大，周期逐渐变小
A．同步卫星运转周期比飞船大 B．同步卫星运转速率比飞船大 C．同步卫星运转加速度比飞船大 D．同步卫星离地高度比飞船大
解析： 宇宙飞船在太空中环绕地球运转时，飞船就相当于地球的一颗卫星， 此卫星与同步卫星相比有一些不同，但也有相同之处，那就是万有引力提供向心 力。由万有引力定律和牛顿第二定律得
GRM＋mh2＝mm4RTπ＋v222hR＋h
GrM，轨道半径越小，线速度越大，
所以在这些卫星中，近地卫星的线速度即第一宇宙速度是最大环绕速度。
一探月卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面，已知月球的质量约
为地球质量为811，月球半径约为地球半径的14，地球上的第一宇宙速度约为 7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为( )
A．0.4 km/s
C．发射速度应大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度
6.5 宇宙航行(共35张PPT)
RED
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
RED
2003年10 月15日神 舟五号 杨利伟
RED
2005年10 月12日神 舟六号费 俊龙聂海 胜
RED
2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功
RED
2008年9月 25日神舟 七号翟志 刚刘伯明 景海鹏
2 2
11
v1
GM R
6.6710 5.8910 6.37106
11
24
m / s 7.9km / s
宇宙速度
GM v1 7.9km / s R
RED
1、第一宇宙速度： (环绕速度） 人造卫星
V3=16.7km/s V2=11.2km/s
法二：v1 gR 7.9km / s
r v ω T a “全部固定”
RED
地球同步卫星的运行特征
可概括为四个一定 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）
RED
、同步卫星的应用：主要用于通信
万有引力相同
RED
·
1、卫星在二轨道相切点
2、卫星在椭圆轨道运行
速度—内小外大（切点看轨迹） 近地点---速度大，动能大 远地点---速度小，动能小
1、如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至近地圆
RED
轨道1，然后经点火使其沿椭圆轨道2运行；最后再次点火 将其送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于P点，2、3相切于 Q点。当卫星分别在1、2、3上正常运行时，以下说法正确 的是（ BD ） A、在轨道3上的速率大于1上的速率 B、在轨道3上的角速度小于1上的角速度 3 C、在轨道2上经过Q点时的速率等于 2 在轨道3上经过Q点时的速率 1 D、在轨道1上经过P点时的加速度 · P Q 等于在轨道2上经过P点时的加速度
宇宙航行(课件)高一物理(人教版2019必修第二册)
五、举世瞩目的成绩
天问一号
空间实验室
六、中国航天之父——钱学森
钱学森，世界著名科学家，空气动力学家，中 国载人航天奠基人，“中国科制之父”和“火 箭之王”，由于钱学森回国效力，中国导弹、 原子弹的发射向前推进了至少20年。
曾任美国麻省理工学院和加州理工学院教授。 1950年钱学森回国受阻，并受美国方面监禁， 1955年，在毛泽东主席和周恩来总理的争取 下回到中国。
B．b卫星与地心D连．线著名在的单“月位—地时检间验”是扫在过已知的引力常量的数值后才进行的
面积等于c卫星与地心连线在单位时间扫过的面积
C．b、c卫星轨道半径的三次方与运行周期平方之比相等
D．a卫星的运行周期等于d卫星的运行周期
【参考答案】C
课堂练习
【练习6】（多选）我国北斗三号导航卫星共有三种卫星，地面静止轨道
卫星P、倾斜同步轨道卫星Q、中圆轨道卫星M。卫星P与Q的轨道高度相同， M的轨道半径为Q的轨道半径的 3 ，则下列说法正确的是（ ）
5
A．卫A星．在P国、际Q单运位行制中的，线引力关速常于度量引在力相数常同值量上，等下于列两说个法质正量确是的1是kg（的质点）相距1m时万有引力的大小 B．卫星P、Q运C．行计的算不周B．同期在物不体相同间同的相单互位作制用中的，万引有力引常力量时的，数引值力是常相量同的的值是不同的
D．著名的“月—地检验”是在已知引力常量的数值后才进行的
B．所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
C．所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等
D．随飞船运动所需向心力的大小大于在地球表面上所受引力的大小
课堂练习
【练习2】卫星定位导航系统使人们可以更顺利地到达目的地，我国“北
宇宙航行(课件)高一物理(人教版2019必修第二册)
新课讲授
一、宇宙速度
5. 第三宇宙速度：
达到第二宇宙速度的飞行器还无 法脱离太阳对它的引力。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。
新课讲授
二、人造地球卫星
1.我国的发射的卫星
1970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，开创了中国航天 史的新纪元。
v＝7.9 km/s是最小的发射速度
新课讲授
(3)第一宇宙速度的理解：
②“ 最大环绕速度” ：在所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星中，近地卫星的轨道半径最小，由
GMr2m＝m
v2可 r
得 v＝ GM，轨道半径越小，线速度越大，所以在这些卫星中，第一宇宙速度是所有环绕地球做匀速圆周运 r
动的卫星的最大环绕速度。
1 9
，火星的半径约为地球半径的
1 2
。下列关于火星探
测器的说法中正确的是（ CD ）
A．发射速度只要大于第一宇宙速度即可
B．发射速度只有达到第三宇宙速度才可以
C．发射速度应大于等于第二宇宙速度且小于第三宇宙速度
D．火星探测器环绕火星运行的最大速度约为地球第一宇宙速度的
2 3
课堂练习
【答案】CD
【详解】ABC．火星探测器前往火星，脱离地球引力束缚，但还在太阳系内，发射速度应大于等于第
2
3 ，D 正确。
故选 CD。
课堂练习
4．地球同步卫星离地心的距离为 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，地球的第一宇宙速度为 v2，半径为 R，则下列比例关系中
必修2-6.5宇宙航行PPT课件
圆周运动，求v、ω、T、an
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。
一、牛顿的设想
2、人造卫星绕地球运行的动力学原因：
卫星轨道的是哪几条？
c
卫星作圆周运动的向
b
心力必须指向地心
a
（2）这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能 和地球自转同步？
北
西
赤道平面
F2 F1
F3 东
南
3、人造卫星的运行规律
设地球质量为M，卫星质量为m，卫星的绕行速度v 、角速
度ω 、周期T与轨道半径 r 的关系
v
Mm G r2
m v2 r
v GM
✓ 环绕速度：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 行速度等于第一宇宙速度。
卫星的实际环绕速度一定小于等于发射速度．
思考：以多大的速度抛出这个①物体，R它越才大会，绕v地越球小表面运 动 M=，5不.89会×落10下24k来g,？地(球已半知径ＧR==6②.6647③0×0最第1k0m大-一1)1N的宇m环2宙/k绕g速2 速,度地度。球，质量
离，ω为行星公转的角速度 2.若已知行星与太阳之间的距离r，行星公转线速度v，求太阳质量： 3.若已知行星公转的线速度v和运行周期T，求太阳质量： 4.若已知地球半径R和地球表面的重力加速度g，求地球质量： 1. 利用天体的卫星求天体的密度，天体半径为R； 2. 利用天体表面的重力加速度来求天体的密度； ➢ 设质量为m的天体绕另一个质量为M的中心天体做半径为r的匀速
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。
一、牛顿的设想
2、人造卫星绕地球运行的动力学原因：
卫星轨道的是哪几条？
c
卫星作圆周运动的向
b
心力必须指向地心
a
（2）这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能 和地球自转同步？
北
西
赤道平面
F2 F1
F3 东
南
3、人造卫星的运行规律
设地球质量为M，卫星质量为m，卫星的绕行速度v 、角速
度ω 、周期T与轨道半径 r 的关系
v
Mm G r2
m v2 r
v GM
✓ 环绕速度：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 行速度等于第一宇宙速度。
卫星的实际环绕速度一定小于等于发射速度．
思考：以多大的速度抛出这个①物体，R它越才大会，绕v地越球小表面运 动 M=，5不.89会×落10下24k来g,？地(球已半知径ＧR==6②.6647③0×0最第1k0m大-一1)1N的宇m环2宙/k绕g速2 速,度地度。球，质量
离，ω为行星公转的角速度 2.若已知行星与太阳之间的距离r，行星公转线速度v，求太阳质量： 3.若已知行星公转的线速度v和运行周期T，求太阳质量： 4.若已知地球半径R和地球表面的重力加速度g，求地球质量： 1. 利用天体的卫星求天体的密度，天体半径为R； 2. 利用天体表面的重力加速度来求天体的密度； ➢ 设质量为m的天体绕另一个质量为M的中心天体做半径为r的匀速
宇宙航行 -PPT课件
本节课我们利用万有引力定律和
圆周运动的知识对宇宙航行作一个初 步的了解与研究。
问 题 情 境
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。
一、牛顿关于卫星的设想
从高山上水平抛出物体， 速度越大，落地点离山脚越 远。如果没有空气阻力，当 速度足够大时，物体就永远 不会落到地面上来，它将围 绕地球旋转，成为一颗永远 绕地球运动的人造卫星。
T=27天
近
地
卫
h≈0
星
r=6.4×106m
v=7.9km/s
T=84分钟
❖ 4.第二宇宙速度是多少？它的意义是什么？
第二宇宙速度：v＝11.2km／s(脱离速度） 是物体克服地球引力，永远离开地球的 最小发射速度
请大家根据教材相关内容思考问题：
❖ 5.第三宇宙速度是多少？它的意义是什么？ 第三宇宙速度: v＝16.7km／s，
是挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小发 射速度。 ：（逃逸速度）
当物体的速 度大于或等于 16.7km/s，它会 挣脱太阳的束 缚，飞到太阳 系外。
归纳总结：
发射速度v
运动情况
v﹤7.9km/s
物体落回地面
v=7.9km/s
物体在地面附近绕地
第一宇宙速度 球做匀速圆周运动
7.9km/s ﹤ v ﹤11.2km/s 物体绕地球运转，运 第二宇宙速度 动轨迹是椭圆。
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
西昌卫星发射中心
酒泉卫星发射基地
我国具有世界上最先进的航天 技术 神州载人航天的成功离不 开万有引力定律。
现在我们头顶上有很多的人造卫 星，它们的发射离不开万有引力定律。
圆周运动的知识对宇宙航行作一个初 步的了解与研究。
问 题 情 境
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。
一、牛顿关于卫星的设想
从高山上水平抛出物体， 速度越大，落地点离山脚越 远。如果没有空气阻力，当 速度足够大时，物体就永远 不会落到地面上来，它将围 绕地球旋转，成为一颗永远 绕地球运动的人造卫星。
T=27天
近
地
卫
h≈0
星
r=6.4×106m
v=7.9km/s
T=84分钟
❖ 4.第二宇宙速度是多少？它的意义是什么？
第二宇宙速度：v＝11.2km／s(脱离速度） 是物体克服地球引力，永远离开地球的 最小发射速度
请大家根据教材相关内容思考问题：
❖ 5.第三宇宙速度是多少？它的意义是什么？ 第三宇宙速度: v＝16.7km／s，
是挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小发 射速度。 ：（逃逸速度）
当物体的速 度大于或等于 16.7km/s，它会 挣脱太阳的束 缚，飞到太阳 系外。
归纳总结：
发射速度v
运动情况
v﹤7.9km/s
物体落回地面
v=7.9km/s
物体在地面附近绕地
第一宇宙速度 球做匀速圆周运动
7.9km/s ﹤ v ﹤11.2km/s 物体绕地球运转，运 第二宇宙速度 动轨迹是椭圆。
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
西昌卫星发射中心
酒泉卫星发射基地
我国具有世界上最先进的航天 技术 神州载人航天的成功离不 开万有引力定律。
现在我们头顶上有很多的人造卫 星，它们的发射离不开万有引力定律。
6.5《宇宙航行》课件
三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。
世界航天
三、梦想成真
•1957年10月，原苏 联发射第一颗人造地 球卫星，卫星重 83.6kg，每96min 绕地球飞行一圈
请同学们根据所学知识计算这颗卫星的轨道半径是多少？ 卫星距地面的高度是多少？卫星的线速度是多少？
GMm 4 2 GMm R 2 gT 2 3 (6.37106 ) 2 9.8 (96 60) 2 3 2 r , 又 2 mg, 所以，r 6.94106 m 2 2 2 r T R 4 4 3.14
2、第二宇宙速度
大小：v=11.2km/s 意义：以这个速度发射，物 体刚好能克服地球的引力作 用，永远的离开地球而绕太 阳运动。也叫脱离速度。
注意：发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地 球运动的轨迹不是圆，而是椭圆；等于或大于11.2km/s时， 卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。
回顾：万有引力定律的应用两条思路
（1）“地上”：万有引力近似等于重力
GMm 2 mg GM gR 2 R 黄金代换式
(2)“天上”：万有引力提供向心力
GMm v 2 2 2 m m( ) r m r m a 2 r T r
2
线速度、角速度和周期与轨道半径的关系
GM r
各种各样的卫星……
4、地球同步卫星
24h 1. 周期 T = _______
赤道平面 2. 轨道平面___________
相对于地面静止且 与地球自转具有相同周 期的卫星叫做地球的同 步卫星，又叫通讯卫星
3. h =_________ （如何求？） 36000km
思考：同步卫星的哪些 物理量是不变的呢？ 结论： 地球同步卫星必须发 4. R、v、ω、T、an 射在赤道正上方的固定高 “全部固定” 度，并且以固定的速度环 _______________ 绕地球做圆周运动。 同步卫星又叫静止轨道卫星，通常用作通讯卫星
宇宙航行(完美版)课件
速圆周运动的速度。
v1
GM r
r↗ v↘
宇宙航行(完美版)
三、近地卫 星
近地卫星是指卫星的轨道半径 近似等于地球半径，其周期约为84 分钟。其向心力由万有引力提供。
宇宙航行(完美版)
练习：求近地卫星的周期
T 2 r3
GM 地
(6.37 106 )3 23.14 6.671011 5.981024 s
5 .0 6 1 0 3 s 8 4 .3 m in
我们能否发射一颗周 期为80min的卫星？
2020年11月18日星期三
一期的体彩
宇宙航行(完美版)
敦煌飞天的美丽壁画
2020/11/18
宇宙航行(完美版)
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
2020/11/18
2003年10月15日，神州五号 载人宇宙飞船发射升空
宇宙航行(完美版)
各种各样的卫星……
(a、V 、ω 、T )
r
宇宙航行(完美版)
记忆口诀：“高轨低速长周 卫星运动期的”线速度、角速度、向心加速度和周期：
a (1)由 G M m=ma r2
得：
＝
GM r2
(2)由
G
Mm r2
=m
v2 r
得：ｖ
GM r
(3)由
G
M m =mω2r r2
得：ω＝
GM r3
(4)由 G
M
m
２π =m(
2
2020/11/18
宇宙航行(完美版)
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度）人造卫星
v1
v1
GM r
r↗ v↘
宇宙航行(完美版)
三、近地卫 星
近地卫星是指卫星的轨道半径 近似等于地球半径，其周期约为84 分钟。其向心力由万有引力提供。
宇宙航行(完美版)
练习：求近地卫星的周期
T 2 r3
GM 地
(6.37 106 )3 23.14 6.671011 5.981024 s
5 .0 6 1 0 3 s 8 4 .3 m in
我们能否发射一颗周 期为80min的卫星？
2020年11月18日星期三
一期的体彩
宇宙航行(完美版)
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2020/11/18
宇宙航行(完美版)
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
2020/11/18
2003年10月15日，神州五号 载人宇宙飞船发射升空
宇宙航行(完美版)
各种各样的卫星……
(a、V 、ω 、T )
r
宇宙航行(完美版)
记忆口诀：“高轨低速长周 卫星运动期的”线速度、角速度、向心加速度和周期：
a (1)由 G M m=ma r2
得：
＝
GM r2
(2)由
G
Mm r2
=m
v2 r
得：ｖ
GM r
(3)由
G
M m =mω2r r2
得：ω＝
GM r3
(4)由 G
M
m
２π =m(
2
2020/11/18
宇宙航行(完美版)
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度）人造卫星
v1
宇宙航行课件_ppt
梦想成真
阿波罗蹬月.wmv
黑洞
黑洞.asx
恒星被黑洞撕裂 科学家借助太空 望远镜在一个距地 球７亿光年的星系 中观测到了耀眼的 Ｘ射线暴发。科 学家相信，这是被 位于该星系中央的 黑洞所吞噬的一颗 恒星发出的“临终 呼叫”。
1、同步卫星是指相对于地面不动的人造地 球卫星（ ）。 A、它可以在地面上任一点的正上方，但离地 心的距离可按需要选择不同值 B、它可以在地面上任一点的正上方，但离地 心的距离是一定的 C、它只能在赤道的正上方，但离地心的距离 可按需要选择不同值 D、它只能在赤道的正上方，且离地心的距离 是一定的。
地球 轨 道梦ຫໍສະໝຸດ 成真在科学技术欠发达的古代，“嫦娥奔月”只能是美丽的传说。 1957年10月4日，前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星，从而 开创了人类的航天新纪元。
1961年4月12日，前苏联成功地发射了第一艘“东方号”载入飞船， 揭开了人类进入太空的序幕。 1969年7月20日，美国“阿波罗”11号飞船的登陆舱降落在月球附 近的静海区，首次实现了人类登上月球的理想…… 2003年10月15日，中国宇航员杨利伟乘坐“神舟五号”飞船绕行 地球14圈…… 人类进入了航天时代……
地 球
以平抛运动为模型的推理过程
牛顿人造卫星原理图
需要给物体以多大的速度，它才会不落回到地面呢?
建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动 基本思路：卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对 卫星的万有引力提供。
R
探究一：
设地球的质量为M，
绕地球做匀速圆周运 动的人造卫星的质量 m，它到地心的距离 为r， 试推倒人造卫 星的线速度v 、角速 度ω 、周期T 、向心 加速度a 随半径 r 的 变化关系？
（发射速度不能低于它，否则卫星将不能环绕地球做圆周运动而落回地面）
6.5《宇宙航行》优质优秀课件ppt
6.5《宇宙航行》优质优秀课件ppt在高山上水平抛出物体，初速度越大，运动的情况如何？如果速度再大，又将如何？处理卫星问题：万有引力提供其绕中心天体做匀速圆周运动的向心力在天体表面附近运行r=R由黄金替换式宇宙航行1、牛顿的设想在1687年出版的《自然哲学之数学原理》中，牛顿设想抛出速度很大时，物体就不会落回地面。
一、人造卫星的发射原理设地球质量为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。
推算在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v。
※卫星离地心越远，它运行的速度越小。
近地卫星的速度：（1）第一宇宙速度：v=7.9km／s2、卫星的发射（三种宇宙速度）①地球卫星的最小发射速度②地球卫星的最大环绕速度（2）第二宇宙速度：v＝11.2km／s （3）第三宇宙速度:v＝16.7km／s卫星挣脱地球束缚的最小发射速度卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度赤道轨道极地轨道倾斜轨道3、卫星的运行规律卫星在运行时，所需向心力由地球对它的万有引力提供，所以轨道中心一定是地球球心。
极地轨道一般轨道赤道轨道立体赤道平面问：哪一条轨道中的卫星可能和地球自转同步？相对于地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自西向东同步地做匀速圆周运动。
※特点:(1)角速度,周期(T=24h)与地球相同(2)轨道平面与赤道平面重合(3)距地面高度一定(h=3.6×107m)4、同步卫星※所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上（2）第二宇宙速度：v=11.2千米/秒（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）（3）第三宇宙速度：v=16.7千米/秒（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）在高山上水平抛出物体，初速度越大，运动的情况如何？如果速度再大，又将如何？。
《宇宙航行》课件
《宇宙航行》PPT课件
宇宙航行是人类对探索宇宙的梦想的实现，本课件将带您一起了解宇宙航行 的定义、历史、基础知识、人类宇宙航行计划、宇宙探索的未来以及宇宙航 行的意义。
一、引言
宇宙航行是指人类进入宇宙进行探索和活动的行为。人类对宇宙航行的渴望源远流长，通过宇宙航行可 以获得前所未有的知识和发展人类文明。 宇宙航行的重要性体现在其对科学研究、技术发展、资源利用、地球保护等方面的深远影响。
宇宙探索的意义在于激发人类的好奇心和求知欲，促进科学、技术和文明的 进步。
宇宙航行给人类带来了以往难以想象的机遇和挑战，我们应继续努力，将宇 宙的奥秘揭示给人类，为人类的未来铺平道路。
二、历史
1
人类宇宙航行的起源
宇宙航行的历史可以追溯到人类古代对星空的观测和探索，随着科学技术的进步，人 类实现了进入宇宙航行的梦想。
2
宇宙航行的重大事件
从人类首次进入太空，到登月计划的成功实施，宇宙航行的历史充满了令人惊叹的里 程碑事件。
3
宇宙探索历程
人类通过不断的探索和实践，逐渐揭示了宇宙的奥秘，对宇宙的认识不断深化。
三、宇宙航行的基础知识
物理学与宇宙航行的关系
宇宙航行涉及到物理学中的众多概念和原理，如引力、运动力学等。
宇宙航行的常见问题
在宇宙航行过程中会面临一系列问题，例如重力影响、航天器控制、生物生存等。
宇宙航行的科学原理
宇宙航行依赖于诸如行星运行轨迹、推进力学等科学原理的应用和研究。
四、人类宇宙航行计划
美国宇航局的计划
美国宇航局发起了一系列探 索计划，包括登陆火星、建 立空间站等。
中国国家航天局的 计划
中国国家航天局正在实施多 个宇宙航行计划，如嫦娥探 月工程、载人航天等。
宇宙航行是人类对探索宇宙的梦想的实现，本课件将带您一起了解宇宙航行 的定义、历史、基础知识、人类宇宙航行计划、宇宙探索的未来以及宇宙航 行的意义。
一、引言
宇宙航行是指人类进入宇宙进行探索和活动的行为。人类对宇宙航行的渴望源远流长，通过宇宙航行可 以获得前所未有的知识和发展人类文明。 宇宙航行的重要性体现在其对科学研究、技术发展、资源利用、地球保护等方面的深远影响。
宇宙探索的意义在于激发人类的好奇心和求知欲，促进科学、技术和文明的 进步。
宇宙航行给人类带来了以往难以想象的机遇和挑战，我们应继续努力，将宇 宙的奥秘揭示给人类，为人类的未来铺平道路。
二、历史
1
人类宇宙航行的起源
宇宙航行的历史可以追溯到人类古代对星空的观测和探索，随着科学技术的进步，人 类实现了进入宇宙航行的梦想。
2
宇宙航行的重大事件
从人类首次进入太空，到登月计划的成功实施，宇宙航行的历史充满了令人惊叹的里 程碑事件。
3
宇宙探索历程
人类通过不断的探索和实践，逐渐揭示了宇宙的奥秘，对宇宙的认识不断深化。
三、宇宙航行的基础知识
物理学与宇宙航行的关系
宇宙航行涉及到物理学中的众多概念和原理，如引力、运动力学等。
宇宙航行的常见问题
在宇宙航行过程中会面临一系列问题，例如重力影响、航天器控制、生物生存等。
宇宙航行的科学原理
宇宙航行依赖于诸如行星运行轨迹、推进力学等科学原理的应用和研究。
四、人类宇宙航行计划
美国宇航局的计划
美国宇航局发起了一系列探 索计划，包括登陆火星、建 立空间站等。
中国国家航天局的 计划
中国国家航天局正在实施多 个宇宙航行计划，如嫦娥探 月工程、载人航天等。
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mg
mR
2
2
T
v gR 7.9km/ s
T = 2π
R g =84.6min
11
二、宇宙速度
问 1.第一宇宙速度 人们把7.9km/s这个速度称作第一宇宙速度, 又叫环绕速度。
题 它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动
所必须具备的速度．
归 (1)如果卫星的速度小于第一宇宙速度，
2、第二宇宙速度（脱离速度）：当物体的速度
大于或等于11.2km/s时，卫星克服地球的引力，永 远离开地球。我们把这个速度叫第二宇宙速度。达 到第二宇宙速度的还受到太阳的引力。
3、第三宇宙速度（逃逸速度）：如果物体的速
度等于或大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束 缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。我们把这个速度 叫第三宇宙速度。
第五节 宇宙航行
1
创
嫦 娥
设
奔 月
外 国 人
情
的
飞
境
天 梦
2
一、牛顿关于卫星的设想
问
地面上抛出的物
体,由于受到地球引
题
力的作用,最终都要 落回到地面。
探 问题:
究 1.月球也要受到地球引力的作用,为什么月亮 不会落到地面上来?
由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转,此时月球受 到的地球引力(即重力),用来充当绕地球运转的向心力,故 月球不会落到地面上来.
地球
6
问
题 探 究
7
合 思考？ 作 以多大的速度将物体抛出，
它才会成为绕地球表面运动
探 的卫星? 究
8
合作探究
探究一 若已知：地球的 探究二 若已知：地球表 质量为 M 5.981024kg 面重力加速度 g 9.8ms2
半径R=6400km，引力常 地球的半径R=6400km
量G= 6.671011Nm2kg2
v2 r
得:v
GM地 r
总(2)
由G
M 地m卫 r2
m卫2r得:
GM 地 r3
结(3) 由 G
M 地m卫 r2
m卫
4 2
T2
r得:T
2
r3 GM 地
可见：v、ω、T 与 r 为 一 一对应关系
19
反馈练习：
★1. 宇宙速度
练习1：关于第一宇宙速度，下面说法正确的 A．人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B．近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度 C．能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D．卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度
练习1：关于环绕地球运转的人造地球卫星，
有如下几种说法，其中正确的是（ ）A
A. 轨道半径越大，速度越小，周期越长 B. 轨道半径越大，速度越大，周期越短 C. 轨道半径越大，速度越大，周期越长 D. 轨道半径越小，速度越小，周期越长
3
v0
科O
学 设
平抛运动演示
想
AB CD
让物体做平抛运动初速度逐渐增大
4
一、牛顿关于卫星的设想
问
物体做平抛运动时,水平速度越大，飞行
的水平距离越远。
题
V0
O
探
A
BC
D
究 问题: 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。
5
问 题 归
纳
一、牛顿关于卫星的设想
从高山上水平抛出物体，速 度越大，落地点离山脚越远。如果没 有空气阻力，当速度足够大时，物体 就永远不会落到地面上来，它将围绕 地球旋转，成为一颗永远绕地球运动 的人造卫星。
② 11.2km/s≤V<16.7km/s
纳
物体脱离地球的吸引而围绕太阳运行；
③ V≥16.7km/s
物体脱离太阳的吸引，而成为自由天体。
15
1、第一宇宙速度（环绕速度）:就是物体在地
面附近绕地球做匀速圆周运动的速度V=7.9km/s，若 7.9km/s<v<11.2km/s ，它绕地球运动的轨迹是椭圆. (最大环绕速度,最小发射速度)
卫星将落到地面而不能绕地球运转；
纳 (2)等于这个速度，卫星刚好能在地球表
面附近作匀速圆周运动；
所以，第一宇宙速度是发射地球卫星的最小发射速度12 。
设
置
速度在v=7.9km/s的基础上继续增 大，物体做什么样的运动呢？
问 椭圆运动
题
13
1.第二宇宙速度是
主 学
BC
小结：第一宇宙速度是发射的最小速度，是 使卫星绕地球做圆周运动的最大速度
20
练习2：人造地球卫星绕地球作匀速圆周
运动，其速率是下列的（ A．一定等于7.9 km/s
B
）
B．等于或小于7.9 km/s
C．一定大于7.9 km/s
D．介于7.9 km/s~11.2 km/s
21
★ 2.v、ω、T与半径的关系
探究：物体在地球表面附
近做匀速圆周运动的线速 度及周期
探究：物体在地球表面 附近做匀速圆周运动的
线速度及周期
9
探究一 若已知：地球的质量为 M 5.98 1024 kg
半径R=6400km，引力常量G=6.67 10 11 Nm2kg2 探究：物体在地球表面附近运行的线速度 （第一宇宙速度）及周期
16
问 3.对于其他的星球，以上三个宇宙速
度是否变化呢？
题
v = GM = 7.9km / s
R
探 变化，不同星球的宇宙速度一般
是不一样的
究 例如：地球的第一宇宙速度是7.9km/s
金星的第一宇宙速度是7.3km/s
17
发射速度和运行速度
概 注意：人造卫星的发射速度与运行速度是两个不同的概念 发射速度指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度
念
运行速度 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度
注意：宇宙速度均指发射速度
辨 V1=7.9km/s （第一V宇发宙射速度） 最小发射速度 最大运行速度 析 人造卫星的r大, 需要的v发射大；而v运行却小
V运行
18
卫星的运动规律
归
r为卫星的轨道半径r=R地+h
纳 (1)
由
G
M 地 m卫 r2
m卫
地 3.第三宇宙速度是多少？它的意义是什么？
习
第三宇宙速度: v＝16.7km／s， 是挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最
小发射速度。
（逃逸速度）
14
二、宇宙速度
问 1、当发射速度为7.9km/s, 物体恰好环绕地球表面做圆周运动；
题 2、当发射速度大于7.9km/s 时：
归 ① 7.9km/s<V<11.2km/s, 物体仍绕地球运行，但径迹是椭圆；
解：G Mm = m V 2
R2
R
Mm 4π2 G R2 = m T 2 R
v = GM = 7.9km / s R
T 2 R3 =84.6min
GM
10
探究二 若已知：地球表面的重力加
速度g= 9.8ms2 地球的半径R=6400km
探究：物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度及周期
解：mg m v2 R