p3_10宇宙速度和飞船的运动轨迹要点

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高中物理课件-第五节宇宙航行

地球
V1=7.9km/s
v2 11.2km/ s
11.2km/s>v>7.9km/s
3、第三宇宙速度：（逃逸速度）
v3 16.7km / s
二人造地球卫星 1.人造地球卫星的轨道:人造地球卫星的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道。 (1)椭圆轨道：地心位于椭圆的一个焦点上。 (2)圆轨道：卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星所需的向心力由万有引力提供，由于万有引力指向地心，所以卫星的轨道圆心必然是地心，即卫星在以地心为圆心的轨道平面内绕地球做匀速圆周运动。
GM
G
Mm r2
ma
a
GM r2
结论 r越大,v越小 r越大,ω越小 r越大,T越大 r越大,a越小
三、卫星
1.什么是卫星?
以地心为圆心,绕地球做圆周运动的物
c
体，
地球的引力提供做圆周运动的向心力。
b
2.什么是近地卫星?
1）.定义：卫星的运行轨道半径近似等于
a
地球的半径。
2）特点：最大的运行周期为84.3min
不同的卫星，它们的F向是一定的吗?
一.牛顿的思考与设想：
1. 抛出的石头会落地，为什么月
亮没有落下来?
2.月亮没有落下来必须具备什么条件？
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度）人造卫星
v1
GM 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)
(3)卫星的三种轨道：地球卫星的轨道平面可以与赤道平面成任意角度，当轨道平面与赤道平面重合时，称为赤道轨道；当轨道平面与赤道平面垂直时，即通过极点，称为极地轨道，如图所示。

高中物理宇宙三速度

高中物理宇宙三速度篇一：高中物理宇宙中的三速度是指宇宙飞船在环绕地球或行星运行时，所能达到的最高速度和平均速度。

这三个速度分别是:1. 逃逸速度：指地球或行星表面的逃逸速度，也就是宇宙飞船要想脱离地球或行星引力所需的最小速度。

逃逸速度分别为地球表面的逃逸速度为 16.6 千米/秒(针对地球)和行星表面的逃逸速度通常为 10 千米/秒以上。

2. 环绕速度：指宇宙飞船在环绕地球或行星运行时，所能达到的最高速度。

环绕速度分别为地球表面的环绕速度为 30 千米/秒和行星表面的环绕速度通常也大于 30 千米/秒。

3. 进动速度：指宇宙飞船在地球或行星引力作用下，围绕太阳 (或地球) 运行时，所能达到的最小速度。

进动速度分别为地球表面的进动速度为 24.6 千米/秒和行星表面的进动速度通常也大于 24.6 千米/秒。

这三个速度是高中物理宇宙中非常重要的概念，涉及到天体运动、万有引力等知识点。

在实际应用中，比如太空探索、星际旅行等领域，这三个速度都有着重要的应用价值。

篇二：高中物理宇宙中的三个速度是指在宇宙空间中物体运动的速度，它们分别是:1. 光速：指物体在真空中运动的速度，约为每秒 299,792,458 米。

它是宇宙中最重要的速度之一，因为所有物体在宇宙中的运动速度都接近光速。

2. 宇宙速度：指物体从地球表面发射后，前往太阳系外的宇宙空间所需的速度。

宇宙速度分为三类：上升宇宙速度、平飞宇宙速度和下降宇宙速度。

上升宇宙速度指从地球表面发射后，向月球或火星发射所需的速度;平飞宇宙速度指物体在太阳系内飞行所需的速度;下降宇宙速度指物体从太阳系内飞向地球或月球所需的速度。

3. 长征五号发射速度：指长征五号火箭将卫星或航天器送入太空所需的速度。

长征五号火箭是中国自主研发的大型火箭，能够发射大型卫星或航天器进入轨道。

它的发射速度高达每秒 8.6 千米，是宇宙中最快的速度之一。

这些速度对于理解宇宙结构和演化非常重要。

高一物理《宇宙航行》知识点总结

高一物理《宇宙航行》知识点总结
一、宇宙速度
1．第一宇宙速度的推导
(1)已知地球质量m 地和半径R ，物体在地面附近绕地球的运动可视作匀速圆周运动，万有引
力提供物体运动所需的向心力，轨道半径r 近似认为等于地球半径R ，由Gmm 地R 2＝m v 2R ，可得v ＝Gm 地R
. (2)已知地面附近的重力加速度g 和地球半径R ，由mg ＝m v 2
R 得：v ＝gR . 2．三个宇宙速度及含义
二、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．判断卫星为实现变轨在某点需要加速还是减速时，可根据离心运动或近心运动的条件进行分析．
4．判断卫星的加速度大小时，可根据a ＝F 万m ＝G M r
2判断．。

高中物理件宇宙航行

天体运动
在宇宙中，星体之间的运动受到万有引力的影响，如行星绕太阳的运动、卫星绕行星的运动等。
圆周运动向心加速度分析
圆周运动
物体沿圆周路径进行的运动，其速度方向时刻改变，需要向心加速度来维持这种运动。
向心加速度
物体做圆周运动时，指向圆心的加速度，它的大小与物体的质量、线速度和半径有关。
开普勒三定律及其意义
引力与轨道变化
牛顿万有引力定律指出，任何两个物体之间都存在引力作用，且引力大小与两物体质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。在宇宙航行中，航天器受到地球或其他天体的引力作用，导致其轨道发生变化。通过计算引力大小和航天器的运动状态，可以预测其轨道变化并采取相应的控制措施。
动量守恒和角动量守恒原理
能量转化和守恒在变轨中应用
能量转化
在卫星变轨过程中，外力对卫星做功，使卫星的动能和势能发生转化。例如，当卫星从低轨道变轨到高轨道时，需要消耗能量克服地球引力做功，这部分能量转化为卫星的势能增加。
能量守恒
在卫星变轨过程中，虽然卫星的动能和势能发生了变化，但整个系统的总能量保持不变。这是因为在没有外力作用的情况下，系统内部的能量转化是守恒的。
开普勒第一定律（轨道定律）
所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
开普勒第二定律（面积定律）
对于任何一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间扫过的面积相等。
开普勒第三定律（周期定律）
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
意义
开普勒三定律揭示了行星运动的规律，为牛顿万有引力定律的发现奠定了基础，对现代宇宙航行和天文观测具有重要的指导意义。

第七章第四节宇宙航行

第七章第四节宇宙航行——精剖细解学习讲义知识点：宇宙航行 1、三个宇宙速度第一宇宙速度的推导：解决思路：卫星环绕地球运动时所需的向心力等于地球对卫星的万有引力。

解决方法：根据万有引力公式和圆周运动的知识可得：G Mm R 2＝m v 2R 。

得到的结论：v ＝GMR＝ 6.67×10－11×5.98×10246 370×103m/s ＝7.9×103 m/s 。

三个宇宙速度如下表所示：123的运动情况跟宇宙速度息息相关，它们的关系如下表所示：根据联立可得故A正确，BCD错误。

故选A。

8．2020年3月9日19时55分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功发射北斗系统第五十四颗北斗导航卫星，卫星顺利进入预定轨道。

若已知地球表面重力加速度为g，引力常量为G，地球的第一宇宙速度为v1，则（）A．根据题给条件可以估算出地球的质量B．据题给条件不能估算地球的平均密度C．第一宇宙速度v1是人造地球卫星的最大发射速度，也是最小环绕速度D．在地球表面以速度2 v1发射的卫星将会脱离太阳的束缚，飞到太阳系之外【答案】A【详解】A．设地球半径为R，地球的第一宇宙速度，根据对近地卫星有联立可得A正确；B．地球体积结合可以估算出地球的平均密度为B错误；C．第一宇宙速度v1是人造地球卫星的最小发射速度，也是最大的环绕速度，C错误；D．第一宇宙速度v1=7.9 km/s，第二宇宙速度v2=11.2 km/s，第三宇宙速度v3=16.7 km/s，在地球表面以速度2v1发射的卫星，速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，此卫星成为绕太阳运动的卫星，D错误。

故选A。

2、人造卫星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钱学森被誉为“中国航天之父”。

中考物理神舟十号有关知识

中考物理神舟十号有关知识神舟十号，是中国自行设计、自行研发的载人航天飞行器，也是中国第三个载人航天计划的一部分。

神舟十号的成功发射和返回，标志着中国航天事业迈向了新的里程碑。

本文将介绍神舟十号的相关知识，包括设计构造、发射过程、返回过程以及对中国航天事业的意义。

一、设计构造神舟十号由航天员舱和推进舱两部分组成。

航天员舱是航天员工作和生活的主要空间，它包括航天员的座椅、控制面板、氧气供应系统等；推进舱则包含了发动机、燃料储存装置、电子设备等。

这两部分通过连接段相连接，形成了一个整体。

二、发射过程神舟十号的发射过程可以分为预发射准备、点火升空和进入轨道三个阶段。

预发射准备主要包括检查设备、给航天员穿上航天服，保证发射过程的安全和顺利进行。

点火升空是指发射火箭点火，将神舟十号送入太空。

进入轨道后，航天员可以解开安全带，进入自由状态。

三、返回过程神舟十号的返回过程分为返回准备、离轨、再入大气层和降落四个阶段。

返回准备是指航天员关闭航天器的各种系统，以保证安全返回地球。

离轨是指神舟十号离开轨道，开始下降回地球的进程。

再入大气层时，航天器将经历剧烈摩擦和高温，所以在设计上考虑了良好的隔热材料和结构。

降落阶段指航天器着陆在指定区域的过程，这一过程需要精确的计算和控制。

四、意义与影响神舟十号的成功发射和返回对中国航天事业具有重要意义。

首先，它表明中国已经掌握了自主研发和运营载人航天器的能力，这为中国发展航天事业奠定了基础。

其次，神舟十号的成功还体现了中国在科技领域的实力和创新能力，对提升国家形象和外交影响力起到了积极的作用。

此外，载人航天计划还促进了科学研究和技术进步，在航天器材料、生命保障系统等方面取得了一系列创新成果。

综上所述，神舟十号是中国航天事业的重要组成部分，其设计构造、发射过程、返回过程以及对中国航天事业的意义都值得我们关注和学习。

神舟十号的成功为中国航天事业的发展打下了坚实基础，也彰显了中国在航天领域的实力和创新能力。

高考物理三种宇宙速度知识点精讲

2019年高考物理三种宇宙速度学问点精讲宇宙速度是从地球表面对宇宙空间放射人造地球卫星、行星际和恒星际飞行器所需的最低速度，下面是编辑老师整理的三种宇宙速度学问点精讲，希望对您提高学习效率有所帮助.三种宇宙速度巧辨别1.第一宇宙速度第一宇宙速度是卫星在星球表面旁边匀速圆周运动时必需具有的线速度，是全部做圆周运动的卫星中最大的线速度.理解第一宇宙速度，要抓住两个要点，一是在星球表面旁边，卫星的轨迹半径r与星球的半径R相等;二是匀速圆周运动，卫星所受的向心力由万有引力供应，即，得，又星球表面万有引力约等于重力，即，故 .地球的第一宇宙速度约为7.9km/s，月球的第一宇宙速度约为1.8km/s.2.其次宇宙速度其次宇宙速度，是指在星球表面旁边放射飞行器，使其克服该星球的引力恒久离开该星球所需的最小速度，也是能绕该星球做椭圆运动的卫星在近地点的最大速度.地球的其次宇宙速度vⅡ=11.2km/s.我国放射嫦娥一号探月卫星时，卫星在地月转移轨道的近地点(离地面高度约600km)时的速度约为10km/s.3.第三宇宙速度.第三宇宙速度，是指在地面旁边放射飞行器，能够摆脱太阳引力的束缚飞到太阳系外的最小速度.地球的第三宇宙速度vⅢ=16.7km/s.4.三个宇宙速度之间的对比以地球为例，三个宇宙速度和相应轨道间的关系如图所示.当卫星在地面旁边做圆周运动时，其运行速度即为第一宇宙速度7.9km/s，当卫星到达地面旁边时，其速度介于7.9km/s--11.2 km/s之间，则卫星沿椭圆轨道绕地球运动;当卫星到达地面旁边时，其速度介于11.2km/s--16.7 km/s之间，则卫星沿椭圆轨道飞离地球，成为绕太阳运动的卫星;当卫星到达地面旁边时，其速度超过16.7 km/s，则卫星能飞出太阳系成为太阳系外的卫星. 三种宇宙速度学问点精讲就介绍完了，更多信息请关注查字典物理网高考频道!。

探索宇宙相对速度

宇宙速度的原理
定义：牛顿第三定律指出，作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
实例：火箭发射时，火箭向下喷射燃料，产生向上的反作用力，使火箭升空。
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原理应用：在宇宙速度中，当一个物体加速或减速时，会产生一个与之相反方向的力，使其他物体产生相应的加速度或减速度。
空间折叠技术：空间折叠技术理论上可以实现瞬间传送，这将极大提升宇宙速度，缩短星际间的旅行时间。
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虫洞技术：理论物理学中的虫洞技术，如果得以实现，将为宇宙速度带来革命性的提升，实现跨越星系的快速旅行。
人工智能与航天器自主控制：人工智能的发展有助于提高航天器的自主控制能力，使航天器能够更精确地执行任务，提高宇宙速度的可靠性。
宇宙速度是衡量航天器性能的重要指标，能够推动人类更深入地探索宇宙宇宙速度的提升有助于缩短航天器到达目标星球的时间，提高探索效率宇宙速度可以帮助人类实现更远距离的探索，扩大人类的视野和认知范围宇宙速度的突破有助于解决太空资源开发、太空旅游等现实问题，推动太空经济的发展
宇宙速度的未来展望
宇宙速度的探索与发现
恒星运动：宇宙中恒星的运动速度和方向各不相同，对宇宙速度的探索和发现具有重要意义。
宇宙速度的探索：科学家通过观测和研究恒星运动，不断探索和发现宇宙速度的规律和特点，为人类认识宇宙提供了重要依据。
恒星运动与宇宙速度的关系：恒星运动的速度和方向与宇宙速度之间存在密切关系，恒星运动的变化可能影响宇宙速度的分布和变化。
宇宙相对速度
汇报人：XX
目录
宇宙速度的定义

高中物理必修课《宇宙航行》知识讲解及考点梳理

高中物理必修课《宇宙航行》知识讲解及考点梳理【学习目标】1.会推导第一宇宙速度2.掌握地球（或天体）的卫星各物理量的关系3.理解同步卫星的特点，了解三种宇宙速度4.了解卫星的变轨问题【要点梳理】要点一、天体问题的处理方法要点诠释：（1）建立一种模型天体的运动可抽象为一个质点绕另一个质点做匀速圆周运动的模型（2）抓住两条思路天体问题实际上是万有引力定律、牛顿第二定律、匀速圆周运动规律的综合应用，解决问题的基本思路有两条：①利用在天体中心体表面或附近，万有引力近似等于重力即2R MmGmg =（g 为天体表面的重力加速度） ②利用万有引力提供向心力。

由此得到一个基本的方程2G Mm ma r =，式中a 表示向心加速度，而向心加速度又有2v a r =、2a r ω=、224ra Tπ=、a g =这样几种表达式，要根据具体问题，把这几种表达式代入方程，讨论相关问题。

要点二、人造卫星要点诠释：1. 人造卫星将物体以水平速度从某一高度抛出，当速度增加时，水平射程增大，速度增大到某一值时，物体就会绕地球做圆周运动，则此物体就成为地球的卫星，人造地球卫星的向心力是由地球对卫星的万有引力来充当的．(1)人造卫星的分类：卫星主要有侦察卫星、通讯卫星、导航卫星、气象卫星、地球资源勘测卫星、科学研究卫星、预警卫星和测地卫星等种类．(2)人造卫星的两个速度：①发射速度：将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度．②环绕速度：卫星在轨道上绕地球做匀速圆周运动所具有的速度．由于发射过程中要克服地球的引力做功，所以发射速度越大，卫星离地面越高，实际绕地球运行的速度越小．向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难得多．2．卫星的轨道卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道．卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律．卫星绕地球沿圆轨道运动时，由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以，地心必须是卫星圆轨道的圆心．卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，也可以和赤道平面垂直，还可以和赤道平面成任一角度，如图所示．要点三、宇宙速度要点诠释：1.第一宇宙速度（环绕速度）指人造卫星近地环绕速度，它是人造卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，是人造卫星的最小发射速度，其大小为17.9/v km s =说明：（1）由于在人造卫星的发射过程中，火箭要克服地球的引力做功，所以将卫星发射到离地球越远的轨道，在地面上所需的发射速度就越大，故人造卫星的最小发射速度对应将卫星发射到近地表面运行，此时发射时的动能全部转化为绕行的动能而不需要转化为重力势能。

高中物理备课参考宇宙航行

第6章第5节宇宙航行一、三种宇宙速度（1）第一宇宙速度:v 1 =7.9km/s，它是卫星的最小发射速度，也是地球卫星的最大环绕速度.（2）第二宇宙速度（脱离速度）:v 2 =11.2km/s，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度. （3）第三宇宙速度（逃逸速度）:v 3 =16.7km/s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.二、人造卫星的运行规律卫星的运行快慢与其本身质量无关，仅由轨道半径决定。

轨道半径越大，运行速度越小；轨道半径越小，运行速度越大。

换句话说，离行星越近的卫星运动速度越大。

则第一宇宙速度是所有环绕地球做圆周运动的卫星的最大速度。

所谓发射速度是指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道。

要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。

若发射速度等于第一宇宙速度，卫星只能“贴着”地面近地运行。

如果要使人造卫星在距地面较高的轨道上运行，就必须使发射速度大于第一宇宙速度。

所谓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，运行速度等于第一宇宙速度．根据人造卫星的运行参数可知，人造卫星距地面越远（即轨道半径r越大），运行速度越小．实际上，由于人造卫星的轨道半径都大于地球半径，所以卫星的实际运行速度一定小于发射速度．所以第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，也是最大运行速度。

发射速度越大，能够将卫星送到更高的轨道运行。

运行速度越大，则说明卫星在较低的轨道围绕地球运动。

三、人造卫星的发射速度与运行速度（1）发射速度：发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。

（2）运行速度：运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。

当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度。

高一物理宇宙速度知识点

高一物理宇宙速度知识点宇宙速度是指天体在宇宙中沿某个轨道的速度。

在高中物理课程中，学生们会接触到一些与宇宙速度相关的知识点。

下面我们将介绍几个关于宇宙速度的重要概念和原理。

首先是关于逃逸速度的概念。

逃逸速度是指一个天体表面上的速度，当天体表面的物体动能等于万有引力势能时，物体能够从天体表面逃逸出去。

逃逸速度与天体的质量和半径有关，可以通过以下公式计算得到：Ve = √(2GM/R)其中，Ve代表逃逸速度，G是引力常数，M是天体质量，R是天体半径。

逃逸速度可以看作一个天体对物体束缚力的界限，超过这个速度，物体就可以离开天体，进入宇宙空间。

接下来是关于地球绕太阳运动的速度。

地球绕太阳运动的速度被称为公转速度，是地球绕太阳一周所花费的时间与地球公转轨道的周长之比。

公转速度可以通过以下公式计算得到：v = 2πr/T其中，v代表公转速度，r是地球到太阳距离的平均值，T是地球绕太阳一周所花费的时间，也就是一年的时间。

地球的公转速度决定了地球绕太阳的轨道和季节变化。

除了公转速度，还有一个与太阳系有关的重要速度，那就是太阳系的脱离速度。

太阳系的脱离速度是指一个天体距离太阳系的质心足够远，以至于能够与太阳系的引力束缚解脱而逃离太阳系的速度。

太阳系的脱离速度需要克服太阳系的总引力，包括太阳、行星以及其他天体所产生的引力，因此计算太阳系的脱离速度比较困难。

宇宙速度的概念还可以延伸到宇宙飞船和卫星的发射和飞行过程中。

当人们发射一颗卫星或者宇宙飞船进入轨道时，需要使其达到足够的速度。

这个速度被称为轨道速度或者第一宇宙速度。

轨道速度的大小与地球的引力势能和卫星或者宇宙飞船的质量有关，可以通过以下公式计算得到：v = √(GM/R)其中，v代表轨道速度，G是引力常数，M是地球质量，R是轨道高度加上地球半径的和。

轨道速度的大小决定了卫星或者宇宙飞船是否能够稳定地绕着地球运行。

总的来说，宇宙速度是指天体在宇宙空间中沿某个轨道所具有的速度。

宇宙航行课件

__16_._7__k 使卫星挣脱___太_阳__引力束缚的 m/s __最__小___地面发射速度
一、宇宙速度 1．第一宇宙速度(环绕速度) (1)大小：由 GMr2m＝mvr21得：v1＝ GrM＝7.9km/s 或由 mg＝mvR21得：v1＝ gR＝7.9km/s。 (2)物理意义：第一宇宙速度也叫做地面附近的环绕速度，是使人造卫星能绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度；也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动时的最大运行速度；也可理解为紧贴地面的运行速度。
• 特别提醒：
• (1)所有同步卫星的周期T、轨道半径r、环绕速度v、角速度ω及向心加速度a的大小均相同。
• (2)所有国家发射的同步卫星的轨道都与赤道为同心圆，它们都在同一轨道上运动且都相对静止。
• 四、卫星中的超重与失重
• 1．超重：发射时加速上升过程；返回大气层时减速降低过程。
• 2．失重：卫星进入轨道后，卫星本身和其中的人、物都处于完全失重状态。
• (4)三类人造地球卫星轨道：
• A．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；
• B．极轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星经过两极上空；
• C．一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。如图所示。
• 特别提醒：
• 不管卫星沿一个什么样的轨道运动，地心一定处于卫星轨道所在的平面上。
• 3．卫星中失效的物理仪器：凡工作条件或原理与重力有关的仪器都不能使用。
宇宙航行
• 1．牛顿的设想
• 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球表面，成为一颗绕地球转动的______人_造__地_球_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＝

高中物理宇宙航行知识点总结

高中物理宇宙航行知识点总结
哎呀，说起高中物理里头那个宇宙航行的知识点，简直就像咱们四川的火锅一样，热辣又带劲！首先得搞清楚，为啥子要搞宇宙航行？还不是想往那浩瀚星河里头去串串门，探索下未知的奥秘嘛。

基础中的基础，就是得掌握那个“逃逸速度”，就像咱们吃串串，得有个火候，不然肉串儿就飞不出锅边边。

逃逸速度，就是飞船要离开地球引力圈，得达到的那个“最小速度”，跟地球质量、半径关系大得很。

再来说说火箭，那可是宇宙航行的“推土机”。

要想飞得高，燃料得选好，还得会“多级加速”，一级推完换二级，跟咱们吃辣子一样，层层递进，越吃越有味儿。

还有，别忘了万有引力定律，牛顿老爷爷的宝贝，宇宙间万物都逃不过它的手掌心。

飞船绕地球转，就像月亮绕着地球跑，都是这定律在牵线搭桥。

最后，得聊聊宇宙环境，黑漆漆的太空里头，辐射、微重力、温差大，这些都是航天员得面对的“硬菜”。

就像咱们四川人出门，得准备点辣椒防身，航天员也得有高科技装备护身才行。

总之，高中物理的宇宙航行，就像是咱们四川人的一次奇幻旅行，既要懂点科学知识，还得有点冒险精神。

掌握了这些，说不定哪天，你就能成为那个驾驶飞船，遨游太空的“巴适”宇航员呢！。

(完整版)宇宙中的运动思维导图

完整版)宇宙中的运动思维导图宇宙中的运动思维导图1.引言宇宙中的运动是一个广阔而深奥的话题，涉及到天体的运动规律、行星的轨道、恒星的运动状态等等。

通过构建一份思维导图，我们可以系统地了解宇宙中的运动，并对其中的关系和规律有更清晰的认识。

本文旨在介绍一个完整版的宇宙中的运动思维导图，帮助读者理解宇宙中的运动。

2.宇宙中的天体运动天体运动是宇宙中最基本的运动形式之一。

在宇宙中，有无数的天体，它们按照特定的规律进行着运动。

天体的运动可以分为绕轴自转和绕轨公转两种形式。

2.1 绕轴自转天体的自转是指天体绕自身的轴线旋转的运动。

例如，地球自转导致了地球的昼夜交替。

自转的速度决定了天体上一点的自转周期，不同的天体自转周期有所不同。

2.2 绕轨公转天体的公转是指天体围绕另一个天体旋转的运动。

例如，地球绕太阳公转一周的时间为一年。

公转的轨道可以是椭圆、近圆或者抛物线等形状，取决于天体间的引力作用。

3.行星和卫星的运动宇宙中的行星和卫星也参与到天体的运动中。

它们围绕着恒星或者行星进行公转，并自身绕自转轴自转。

不同行星和卫星的运动规律略有不同。

3.1 行星的运动行星的运动一般包括公转和自转两个运动过程。

行星绕恒星的运动轨道遵循椭圆行星轨道定律，此定律说明行星与恒星之间的连线扫过相等的面积。

此外，行星的自转轴一般和轨道法线轴有一定的夹角。

3.2 卫星的运动卫星通常绕行星或者其他天体进行公转，并绕自身轴线进行自转。

卫星轨道的形状和特点取决于行星或者天体的引力场。

具体的卫星运动规律可以通过多种方法进行研究和预测。

4.恒星的运动恒星是宇宙中最基本的天体之一，它们也参与到宇宙的运动中。

恒星通常按照它们的质量、亮度和颜色进行分类，并且以星座的形式被描述和研究。

恒星的运动也是相对于其他恒星或者银河系的参照物而言的。

4.1 恒星的自转恒星自转的速度取决于其质量和尺寸，大多数恒星的自转周期较短。

自转轴的倾斜角度对恒星的行为也有较大的影响。

[优选]人教物理教材《宇宙航行》PPT幻灯片

A．甲的向心加速度比乙的小 B．甲的运行周期比乙的小 C．甲的角速度比乙的大 D．甲的线速度比乙的大【答案】 A
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2．如图，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为 M 和 2M 的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
B．速度减小约 2 m/s
C．速度增加约 0.37 m/s
D．速度减小约 0.37 m/s
【答案】 B
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第五章万有引力与航天
第二节宇宙速度和宇宙航行
知识梳理
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1．第一/s。
2．第二宇宙速度是指在地面上发射物体，使该物体能脱离地球引力作用，飞离地球所需的最小发射速度，约为 11.2 km/s。

运动的守恒定律之宇宙速度和飞船的运动轨迹

离太阳的速度。
2G M
S
v II
/ rS
当飞船以这一速度相对太阳运动时其轨迹相对太阳是抛物线。地球绕太阳公转的速度为 v v / 2 = 2.97×104m/s
I II
如果飞船沿着地球公转的方向运动，只需要获得速度 Δv = v'II - v'II = 1.23×104m/s 就能达到太阳的脱离速度。飞船具有的最 T 1 m v 在地球表面，飞船脱离地球 1 2 T E m v II 2 小总动能为引力所具有的最小动能是 2
[解析]如果飞船绕地球表面做圆周运动，其向心力来源于重力，设飞船质量为m，可得 g为地球表面的重力加速度，Re是地球半径。环绕速度为 v I
gRE 9 .8 6 3 7 8 1 0 0 0
mg m vI
2
RE
=7906m/s
环绕速度又称为第一宇宙速度。
*{范例3.10} 宇宙速度和飞船的运动轨迹
当飞船从地球表面发射时，不计空气阻力，计算飞船的三个宇宙速度。对于不同的切向发射速度，飞船运动的轨迹有什么差别？
如果飞船能够摆脱地球引力运动到无限远处，设地球质量为Me，飞船在地球表面的脱离速 1 m v 2 度为vII，根据机械能守恒定律可列方程由此可得
v II 2G M
E
2 II
G
M Em RE
范例310宇宙速度和飞船的运动轨迹物体在地球表面所受的重力是万有引力产生的不考虑地球自转的影响可得即gm由此可得如果飞船能够摆脱地球引力运动到无限远处设地球质量为mii根据机械能守恒定律可列方程脱离速度为ii11180ms
*{范例3.10} 宇宙速度和飞船的运动轨迹
当飞船从地球表面发射时，不计空气阻力，计算飞船的三个宇宙速度。对于不同的切向发射速度，飞船运动的轨迹有什么差别？

人教版课件《宇宙航行》ppt高中物理

Mm v2 心力，即 G r2 >m r ，卫星做近心运动，轨道半径将变小.所以要使卫星的轨道半径变小，需开动反冲发动机使卫星做减速运动.
2.加速变轨：卫星的速率变大时，使得万有引力小于所需向 Mm v2
心力，即 G r2 <m r ，卫星做离心运动，轨道半径将变大.所以要使卫星的轨道半径变大，需开动反冲发动机使卫星做加速运动.
GM
(1)根据 G R2 ＝m R ，v＝ R
v2 (2)根据 mg＝m R ，v＝ gR
(3)利用比例关系：在计算其他星球的第一宇宙速度时，通
常利用地球的第一宇宙速度值 7.9 km/s，通过比例关系求解.
第7页
(多选)关于第一宇宙速度，下列说法正确的是 ()
A.它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度 B.它是人造地球卫星在近地圆轨道上的绕行速度 C.它是能使卫星进入近地圆轨道的最小发射速度 D.卫星从地面发射时的发射速度越大，则卫星距离地面的高度就越大，其环绕速度则可能大于第一宇宙速度
第24页
(多选)如图所示是某次同步卫星发
④改变射双缝过间的程距离的d，示双缝意到屏图的距，离l，先重复将测量卫．星送入一个近地圆轨
3、在学生清楚连通器的原理之后，提出问题：在生活中，同学们能回忆起哪些东西和连通器构造相同吗？让学生在讨论、思考的基础
道，然后在 P 处点火加速，进入椭圆转移轨道，上，结合生活实际举例，让他们从生活中发现物理现象、应用物理知识。之后，用多媒体播放动画“连通器的应用”，介绍一些生活
3.第三宇宙速度 v3：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度，v3≈16.7 km/s.
第3页
二、卫星的运动规律
根据万有引力提供向心力：GMrm2 ＝ma＝mvr2＝mω2r＝m4πT2 2r，

高中物理必修2：第4节宇宙航行ppt课件

【例2】 (多选)如图所示，近地人造卫星和月球绕地球的运行轨道均可视为圆。设卫星、月球绕地球运行周期分别为T卫、T月，地球自转周期为T地，则( )
A.T卫＜T月 C.T卫＜T地
B.T卫＞T月 D.T卫＝T地
解析设近地卫星、地球同步轨道卫星和月球绕地球运行的轨道分别为 r 卫、r 同和 r 月，因 r 月＞r 同＞r 卫，由开普勒第三定律Tr32＝k，可知 T 月＞T 同＞T 卫，又同步卫星的周期 T 同＝T 地，故有 T 月＞T 地＞T 卫，选项 A、C 正确。
解析 b、d 在同一轨道，线速度大小相等，不可能相撞，选项 A 错误；由 an＝GrM2 知 a、c 的加速度大小相等且大于 b 的加速度，选项 B 正确；由 ω＝ GrM3 知，a、 c 的角速度大小相等，且大于 b 的角速度，选项 C 错误；由 v＝ GrM知，a、c 的线速度大小相等，且大于 d 的线速度，选项 D 错误。
解析根据 v＝ GrM可知，卫星的轨道半径 r 越大，即距离地面越远，卫星的环绕速度越小，v1＝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，选项 D 正确；实际上，由于人造卫星的轨道半径都大于地球半径，故卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度都小于第一宇宙速度，选项 A 错误；美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，仍在太阳系内，所以其发射速度小于第三宇宙速度，选项 B 错误；第二宇宙速度是使物体挣脱地球引力束缚而成为太阳的一颗人造小行星的最小发射速度，选项 C 正确。答案 CD
【例 3】北京时间 2019 年 5 月 17 日 23 时 48 分，我国成功发射第 45 颗北斗导航卫星。该卫星与此前发射的倾斜地球同步轨道卫星(代号为 P)、18 颗中圆地球轨道卫星(代号为 Q)和 1 颗地球同步轨道卫星(代号为 S)进行组网，为亚太地区提供更优质的服务。若这三种不同类型卫星的轨道都是圆轨道，中圆地球轨道卫星的轨道半径是同步卫星的轨道半径的23，下列说法正确的是( )

高中物理《宇宙航行》PPT

需要了解的常识
• 地球自转周期24小时 • 月球地球转动周期27.3天 • 月球质量为地球质量的1/81 • 月球间距为地球半径的60倍 • 月球表面重力加速度为地球表面重力加速度
的1/6 • 日地间距r=8min×c
小结：
卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由
万有引力提供的．三种宇宙速度：
卫星主要有侦察卫星、通信卫星、导航卫星、气象卫星、地球资源勘测卫星、科学研究卫星、预警卫星和测地卫星等种类．飞行
二、人造卫星
F r
G m r2
RH

ma
m v2 r

m 2r

m 4 2
T2
r
GM gR 2 (g为地球表面重力加速度)
地球做匀速圆周运动所必须具备的速度．
推导1：设地球的质量为M，绕地球做匀速圆周运
动的飞行器的质量为m，飞行器的速度为v，它到地心的距离为r.飞行器运动所需的向心力由万有引力提供
Mm v 2
v GM r
G m
r2
r
近地卫星在100—200km的高度飞行，与地球半径6400km相比，完全可以说是在地面附近飞行，可以用地球半径R代表卫星到地心的距离r，地
如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；
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；
如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点．
２、第二宇宙速度（脱离速度）
v2=11.2 km/s
这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度．
（4）覆盖全球至少需要三颗同步卫星

人教版高物理ppt《宇宙航行》PPT教用课件

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2．同步卫星： (1)定义：位于赤道正上方，相对于地面静止的卫星，又叫静止卫星，常用于无线电通信，故又称通信卫星。 (2)特点：
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(2)定量分析：
R
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2. 第二宇宙速度：v2＝11.2 km/s 3. 第三宇宙速度：v3＝16.7 km/s 4．宇宙速度与运动轨迹的关系 ①当在地面发射速度v发＝7.9km/s 时，飞行器只能围绕地球表面做匀速圆周运动，即近地卫星； ②当发射速度7.9km/s < v发< 11.2km/s时，飞行器绕地球的轨迹变成椭圆；
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三、卫星变轨问题 (1)卫星在圆轨道上稳定运行时, 万有引力提供向心力， GMr2m=mvr2=mω2r= m(2Tπ)2，物理量变化规律复合“高轨低速长周期”。 (2)当卫星的速度突然增大时, GMr2m<mvr2,即万有引力不足以提供向心力,卫星将做离心运动, 脱离原来的圆轨道,轨道半径变大。
说明： ①加速度: 卫星到达椭圆轨道与圆轨道的切点时，卫星受到的万有引力相同，所以加速度相同。 ②周期: 变轨前后,航天器在不同轨道上（圆或椭圆轨道）的运行周期的大小可根据开普勒第三定律判断。
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