宇宙航行2宇宙速度变轨

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人教版高中物理宇宙航行 ppt课件

重力、万有引力与向心力的关系
mg0 F引 Fn
FN F引 F引 FN
• 地球表面的物体
（与地球具有相同的ω）
• 两极的物体： • 赤道上的物体：
即：
即：
• 近地卫星：
• 人造地球卫星：
14\15
• 例:设同步卫星离地心距离为r，运行速率为 v1，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( ) AD
30π/GT 2
• 2、如果地球自转加快，地球赤道上物体的重量将发生怎样的变化？减小当自转周期等于多少时可使赤道上的物体飘起来？
1.4小时
连续物或卫星群的判断问题
• 例：根据观察，在土星外层有一个环带，该环带有星云等物质构成，为了判断环带是土星的连续物还是小卫星群。可测出环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关系，从而加以确定。对此下列判断正确的是：（ AD） A.若v与R成正比，则环带是连续物 B.若v与R成正比，则环带是小卫星群 C.若v与R成反比，则环带是连续物 D.若v与R成反比，则环带是小卫星群
_____________________________________________
宇宙航行
内容
• 一、卫星在轨稳定运行 • 二、宇宙速度 • 三、卫星变轨问题
三、变轨问题
思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让其
在高轨道上运行，应采取什么措施？在低轨道上加速，使其沿椭圆轨道运行，当行至椭圆轨道的远点处时再次加速，即可使其沿高轨道运行。………..
发射 ① 近地变轨
②
③
转移轨道
⑤
⑦
⑧ ⑥
④

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．。

第二宇宙速度计算公式

《第二宇宙速度计算公式》是由美国物理学家威廉·梅登提出的一种用于计算物体运动的速度的重要公式。

它是探索宇宙中物体运动轨迹的科学研究基础，也是宇宙航行技术的基础。

第一段：《第二宇宙速度计算公式》是美国物理学家威廉·梅登提出的一种用于计算物体运动的速度的重要公式，它是探索宇宙中物体运动轨迹的科学研究基础，也是宇宙航行技术的基础。

第二段：第二宇宙速度计算公式由以下公式构成：V = √2GM/r，其中G为万有引力常数，M为物体的质量，r为物体到宇宙中心的距离。

第三段：根据这个公式，物体的速度与它到宇宙中心的距离成反比，而它的质量对速度的影响则是直接比例的。

因此，通过改变物体的质量和位置，可以计算出物体的速度和轨迹。

第四段：第二宇宙速度计算公式可以用于多种情况，如地心引力和太阳系内双星运动。

它也可以用于计算太阳系外行星的轨道，以及探索太阳系外宇宙尘埃等宇宙物质运动轨迹的研究。

第五段：由于第二宇宙速度计算公式的重要性，它在宇宙航行技术的发展中发挥了重要作用。

它是研究宇宙物理现象的重要基础，也是宇宙航行技术的基础。

专题强化训练二卫星(近地、同步、极地)的宇宙航行运动规律与变轨问题

专题强化训练二：卫星（近地、同步、极地）的宇宙航行运动规律与变轨问题技巧归纳：人造卫星的变轨问题1.变轨问题概述 (1)稳定运行卫星绕天体稳定运行时，万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力，即G Mmr 2＝m v 2r .(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 v 2r 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 v 2r 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、变轨问题如图发射卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，在Q 点点火加速做离心运动进入椭圆轨道2，在P 点点火加速，使其满足GMmr 2＝m v 2r，进入圆轨道3做圆周运动.一、单选题1．（2022·江苏省江都中学高三开学考试）据报道，一颗来自太阳系外的彗星擦火星而过。

如图所示，设火星绕太阳在圆轨道上运动，运动半径为r ，周期为T 。

该彗星在穿过太阳系时由于受到太阳的引力，轨道发生弯曲，彗星与火星在圆轨道的A 点“擦肩而过”。

已知万有引力常量G ，则（）A．可计算出火星的质量B．可计算出彗星经过A点时受到的引力C．可确定太阳分别对彗星和火星的引力在A点产生的加速度相等D．可确定彗星在A点的速度大小为2r vTπ=2．（2022·云南·昆明一中模拟预测）随着“嫦娥奔月”梦想的实现，我国不断刷新深空探测的“中国高度”。

宇宙速度课件—【新教材】人教版高中物理必修第二册

C 她的线速度大小 ( 4 km/s
B.
D．地球的第一宇宙速度将略变小
)
(1)卫星绕地球沿椭圆轨道运行时，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。
A．等于 7.9 km/s C．“天宫”一号比“神舟”八号角速度大
在地面附近发射飞行器，使之能够脱离太阳的引力作用飞到太阳系以外所需的最小发射速度，称为第三宇宙速度，其大小为16.
2．第二宇宙速度(脱离速度)
92．km第/s二<v宇D<宙11．速. 度所(脱离有速度地) 球同步卫星受到的向心力大小一定相等
练习1：我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”.
7 km/s的速度抛出的物体可能沿C轨道运动
(3)人造地球卫星的三种轨道：
3．近年来，自然灾害在世界各地频频发生，给人类带来巨大损失。
例2：(多选)下列关于同步卫星的说法正确的是（AD ）
A.一定位于赤道正上空 B.为了避免相撞，应该与其他国家的同步卫星在不同的轨道上运行 C.发射速度小于7.9 km/s D.运行速度小于7.9 km/s
练习2：如图3所示，中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统.其中有静止轨道同步卫星和中轨道地球卫星.已知中轨道地球卫星的轨道高度为5 000～15 000 km，则下列说法正确的是（ C ） A.中轨道地球卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线速度 B.上述两种卫星的运行速度可能大于7.9 km/s C.中轨道地球卫星绕地球一圈的时间小于24小时 D.静止轨道同步卫星可以定位于北京的上空
D．“天宫”一号比“神舟”八号加速度大
B．介于 7.9 km/s 9 km/s的速度抛出的物体可能落在A点
A．所有地球同步卫星一定在赤道上空

高中物理必修2《宇宙航行》教案

高中物理必修2《宇宙航行》教案教学目标知识与技能1.了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系.2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.过程与方法通过用万有引力定律来推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力.情感、态度与价值观1.通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情.2.感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生价值观.教学重难点教学重点1.第一宇宙速度的意义和求法.2.人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.教学难点1.近地卫星、同步卫星的区别.2.卫星的变轨问题.教学工具多媒体、板书教学过程一、宇宙航行1.基本知识(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，(3)宇宙速度(4)梦想成真1957年10月，苏联成功发射了第一颗人造卫星;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.2.思考判断(1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s.(×)(2)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s.(√)(3)要发射一颗月球人造卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s.(×)探究交流我国于2011年10月发射的火星探测器“萤火一号”.试问这个探测器应大约以多大的速度从地球上发射【提示】火星探测器绕火星运动，脱离了地球的束缚，但没有挣脱太阳的束缚，因此它的发射速度应在第二宇宙速度与第三宇宙速度之间，即11.2 km/s二、第一宇宙速度的理解与计算【问题导思】1.第一宇宙速度有哪些意义?2.如何计算第一宇宙速度?3.第一宇宙速度与环绕速度、发射速度有什幺联系?1.第一宇宙速度的定义又叫环绕速度，是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度，是人造地球卫星的最小发射速度，v=7.9 km/s.2.第一宇宙速度的计算设地球的质量为M，卫星的质量为m，卫星到地心的距离为r，卫星做匀速圆周运动的线速度为v：3.第一宇宙速度的推广由第一宇宙速度的两种表达式可以看出，第一宇宙速度之值由中心星体决定，可以说任何一颗行星都有自己的第一宇宙速度，都应以式中G为万有引力常量，M为中心星球的质量，g为中心星球表面的重力加速度，r为中心星球的半径.误区警示第一宇宙速度是最小的发射速度.卫星离地面越高，卫星的发射速度越大，贴近地球表面的卫星(近地卫星)的发射速度最小，其运行速度即第一宇宙速度.例：某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t物体以速率v落回手中，已知该星球的半径为R，求这个星球上的第一宇宙速度.方法总结：天体环绕速度的计算方法对于任何天体，计算其环绕速度时，都是根据万有引力提供向心力的思路，卫星的轨道半径等于天体的半径，由牛顿第二定律列式计算.1.如果知道天体的质量和半径，可直接列式计算.2.如果不知道天体的质量和半径的具体大小，但知道该天体与地球的质量、半径关系，可分别列出天体与地球环绕速度的表达式，用比例法进行计算.三、卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系【问题导思】1.卫星绕地球的运动通常认为是什幺运动?2.如何求v、ω、T、a与r的关系?3.卫星的线速度与卫星的发射速度相同吗?为了研究问题的方便，通常认为卫星绕地球做匀速圆周运动，向心力由万有引力提供.卫星的线速度v、角速度ω、周期T与轨道半径r的关系与推导如下：由上表可以看出：卫星离地面高度越高，其线速度越小，角速度越小，周期越大，向心加速度越小.误区警示1.在处理卫星的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.2.人造地球卫星发射得越高，需要的发射速度越大，但卫星最后稳定在绕地球运动的圆形轨道上时的速度越小.例：如图所示为在同一轨道平面上的几颗人造地球卫星A、B、C，下列说法正确的是()A.根据v=，可知三颗卫星的线速度vAB.根据万有引力定律，可知三颗卫星受到的万有引力FA>FB>FCC.三颗卫星的向心加速度aA>aB>aCD.三颗卫星运行的角速度ωA【答案】 C四、卫星轨道与同步卫星【问题导思】1.人造地球卫星的轨道有什幺特点?2.人造地球卫星的轨道圆心一定是地心吗?3.地球同步卫星有哪些特点?1.人造地球卫星的轨道人造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.总之，地球卫星的轨道平面可以与赤道平面成任意角度，但轨道平面一定过地心.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.2.地球同步卫星(1)定义：相对于地面静止的卫星，又叫静止卫星.(2)六个“一定”.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=24 h.③同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度.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.⑤同步卫星的高度固定不变.特别提醒由于卫星在轨道上运动时，它受到的万有引力全部提供给了向心力，产生了向心加速度，因此卫星及卫星上的任何物体都处于完全失重状态.例：已知某行星的半径为R，以第一宇宙速度运行的卫星绕行星运动的周期为T，该行星上发射的同步卫星的运行速度为v，求同步卫星距行星表面高度为多少.规律总结：同步卫星、近地卫星和赤道上随地球自转物体的比较1.近地卫星是轨道半径近似等于地球半径的卫星，卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供.同步卫星是在赤道平面内，定点在某一特定高度的卫星，其做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供.在赤道上随地球自转做匀速圆周运动的物体是地球的一部分，它不是地球的卫星，充当向心力的是物体所受的万有引力与重力之差.2.近地卫星与同步卫星的共同点是卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供;同步卫星与赤道上随地球自转的物体的共同点是具有相同的角速度.当比较近地卫星和赤道上物体的运动规律时，往往借助同步卫星这一纽带，这样会使问题迎刃而解.五、卫星、飞船的变轨问题例：如图所示，某次发射同步卫星的过程如下：先将卫星发射至近地圆轨道1，然后再次点火进入椭圆形的过渡轨道2，最后将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点，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上的角速度大于在轨道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【答案】 D规律总结：卫星变轨问题的处理技巧1.当卫星绕天体做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，由由此可见轨道半径r越大，线速度v越小.当由于某原因速度v突然改变时，若速度v突然减小，卫星将做近心运动，轨迹为椭圆;若速度v突然增大，则卫星将做离心运动，轨迹变为椭圆，此时可用开普勒第三定律分析其运动.2.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，所以加速度也相同.。

宇宙航行课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册

4、2个不定：F、m
题组二同步卫星题4 2015年12月29日，“高分四号”卫星升空。这是我国“高分”专项首颗高轨道、高分辨率的光学遥感卫星，也是世界上空间分辨率很高、幅宽很大的地球同步轨道遥感卫星。下列关于“高分四号”地球同步卫星的说法中正确的是（） A．该卫星定点在北京上空 B．该卫星定点在赤道上空 C．它的高度和速度是一定的，但周期可以是地球自转周期的整数倍 D．它的周期和地球自转周期相同，但高度和速度可以选择，高度增大，速度减小
对于P、Q两个点加速度不变，万有引力不变
四、卫星变轨
3、三轨道的运行周期T： T1<T2<T3（高轨低速大周期）
题12［多选］设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在P 点经极短时间变速后的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3，在Q点经极短时间变速后进入同步轨道后的速率为v4。下列关系正确的是（ BCD ） A．v1<v3 B．v4<v1 C．v3<v4 D． v4<v2
M火 R地
v地
M地 R火
【答案】 C
12 = 2 。
91
3
四、卫星变轨
如图所示，四颗卫星均绕地球做匀速圆周运动，方向均为逆时针方向。如果卫星3想追上卫星1，应该如何操作？
不能直接加速或减速，如果加速，则卫星做离心运动，会进入外层轨道；如果减速，则卫星做向心运动，会进入内层轨道。
故可以先加速后减速或先减速后加速
速度（速度更小发射不出去）速度（速度更大会飞出去）
2.卫星发射速度要大于7.9km/s
3.同步卫星环绕速度小于7.9kn/s
三、宇宙速度
2.第二宇宙速度（逃逸速度）
V2=11.2 km/s叫作第二宇宙速度 V2>11.2 km/s 逃离地球

人教版高中物理必修二宇宙航行(共33张PPT)

在低轨道上加速，使其沿椭
圆轨道运行，当行至椭圆轨
·
道的远点处时再次加速，即
可使其沿高轨道运行。
1、卫星在二轨道相切点 2、卫星在椭圆轨道运行
万有引力相同
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
人教版高中物理必修二 6 .5宇宙航行 (共 33张 PPT)
联立解得
M1 M 2 GT 2
人教版高中物理必修二 6 .5宇宙航行 (共 33张 PPT)
人教版高中物理必修二 6 .5宇宙航行 (共 33张 PPT)
• 例2.在天体运动中，把两颗相距很近的恒星称为双星，这两颗星必须各自以一定的速率绕某一中心转动才不至于由于万有引力而吸在一起。已知两恒星的质量分别为M1 和M2两恒星距离为L。求：(1)两恒星转动中心的位置；(2)转动的角速度。
第三宇宙速度（逃逸速度）v3 16.7Km / s
一.地球同步卫星
人类在宇宙发射了多种多样的人造卫星,其中有一种特别的卫星称为地球同步卫星(常用做通讯卫星)
1.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。
2.同步卫星特点(1)在赤道平面内 (2)周期一定T=24h(3)高度一定所有同步卫星只能分布在赤道上方一个确定轨道上,定高度、定周期、定速率、定角速度、定轨道
使卫星加速到v4，使
mv 4 2 L
G
Mm L2
v4 v3
人教版高中物理必修二 6 .5宇宙航行 (共 33张 PPT)
卫星的回收
人教版高中物理必修二 6 .5宇宙航行 (共 33张 PPT)

2025年高考物理总复习第五章万有引力定律第2讲宇宙航行

【解析】望远镜处于完全失重状态，但并非不受重力的作用，只是重力完全提供向心力，A错，C错
近地卫星
联系
等于
地心
6.地球同步卫星
特点
理解
轨道平面一定
周期一定
角速度一定
高度一定
赤道
自转
相同
特点
理解
速率一定
向心加速度一定
绕行方向一定
相同
续表
7.近地卫星、同步卫星与地球赤道上的物体的联系与区别
项目
近地卫星
同步卫星
地球赤道上的物体
图示
C
A. B. C. D.
【解析】依题意可知卫星的绕行周期，对卫星根据牛顿第二定律可得,根据黄金代换式,联立解得 ,C正确。
4.［多选］［鲁科版必修二P108第5题设问变式］羲和号是我国发射的首颗太阳探测科学技术试验卫星，用于实现太阳波段光谱成像的空间探测，该卫星轨道为圆轨道，通过地球南、北两极上方，离地高度约为。如图所示，为羲和号，为地球同步卫星，为赤道上随地球一起转动的物体。已知地球半径约为，下列说法正确的是( )
A
A.以的速度抛出的物体可能落在点B.以的速度抛出的物体可能沿轨道做圆周运动C.以的速度抛出的物体可能沿轨道做圆周运动D.以的速度抛出的物体可能沿轨道运动
【解析】物体抛出速度时必落回地面，可能落在点，物体抛出速度时，物体刚好能不落回地面，绕地球做圆周运动，故A正确，B错误；当物体抛出速度时，物体在抛出点做离心运动，但物体不能脱离地球引力束缚，故物体的运动轨迹为椭圆，可能沿轨道运动，故C错误；当物体抛出速度时，物体会脱离地球引力束缚，不可能沿轨道运动，故D错误。
CD
A.的发射速度大于第二宇宙速度 B.、、的线速度大小关系为 C.的向心加速度大于的向心加速度 D.的运行周期小于

高中物理人教版《必修第二册》教案讲义：卫星的变轨问题及宇宙航行的几个问题辨析

人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆点点火加速，速度变大，进入椭圆轨道Ⅱ再次点火加速进入圆轨道Ⅲ卫星变轨问题分析方法速度大小的分析方法．①卫星做匀速圆周运动经过某一点时，其速度满足以此为依据可分析卫星在两个不同圆轨道上的②卫星做椭圆运动经过近地点时，卫星做离心运动，m v2.以此为依据可分析卫星沿椭圆轨r道和沿圆轨道通过近地点时的速度大小(即加速离心．发射“嫦娥三号”的速度必须达到第三宇宙速度．在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关．卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比．在绕月轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力明白第三宇宙速度是指被发射物体能够脱离太阳系的最小发射速度，而“嫦娥三号”没有脱离太阳的引力范要熟记万有引力的表达式并清楚是万有引力提供卫星做圆如图所示，发射同步卫星的一般程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后在P点变轨，进入椭圆形转移轨道椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P点，远地点为同步卫星圆，到达远地点Q时再次变轨，进入同步卫星轨设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在椭圆形转移轨道点的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点，在同步卫星轨道上的速率为v4，则下列说法正确的是点变轨时需要加速，Q点变轨时要减速点变轨时需要减速，Q点变轨时要加速D．v2>v1>v4>v3练2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，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上的运行速率大于在轨道1上的运行速率B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道1上运动一周的时间大于它在轨道2上运动一周的时间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点时的加速度反思总结卫星变轨问题关键词转化二、有关宇宙航行的几个问题辨析辨析1.发射速度与运行速度的比较(1)发射速度在地面以某一速度发射一个物体，发射后不再对物体提供动力，在地面离开发射装置时的速度称为发射速度，三个宇宙速度都是指发射速度．(2)运行速度运行速度是指做圆周运动的人造卫星稳定飞行时的线速度，对于人造地球卫星，轨道半径越大，则运行速度越小．(3)有的同学这样认为：沿轨道半径较大的圆轨道运行的卫星的发射速度大，发射较为困难；而轨道半径较小的卫星发射速度小，发射较为容易．这种观点是片面的．因为高轨卫星的发射难易程度与发射速度没有多大关系，如果我们在地面上以7.9km/s 的速度水平发射一个物体，则这个物体可以贴着地面做圆周运动而不落到地面；如果速度增大，则会沿一个椭圆轨道运动．速度越大，椭圆轨道的半长轴就越大；如果这个速度达到11.2km/s，则这个物体可以摆脱地球的引力．可见，无论以多大速度发射一个物体或卫星，都不会使之成为沿较大的圆轨道做圆周运动的人造卫星，高轨卫星的发射过程是一个不断加速变轨的过程，并不是在地面上给一个发射速度就可以的．【典例2】(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11.2km/sB．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/sC．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辨析2.分清三个不同(1)重力和万有引力的向心加速度等于重力加速度g 的运动周期有可能是20小时如图所示，地球赤道上的山丘e，近地资源卫星均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动．设、v3，向心加速度分别为v2<v33<a2已知地球赤道上的物体随地球自转的线速度大小为近地卫星线速度大小为，地球同步卫星线速度大小为设近地卫星距地面高度不计，同步卫星距地面高度约为地倍．则下列结论正确的是(。

高中物理(人教版)必修第二册讲义—宇宙航行

高中物理（人教版）必修第二册讲义—宇宙航行【学习目标】1．通过阅读课本资料了解牛顿对人造卫星的猜想、外推的思路和思想，能写出第一宇宙速度的推导过程。

2．通过第一宇宙速度的推导总结，能说出人造地球卫星的原理及运行规律。

3．通过阅读教材第三部分，能够介绍世界和我国航天事业的发展历史，感知人类探索宇宙的梦想，激发爱国热情，增强民族自信心和自豪感。

【学习重点】第一宇宙速度的推导。

【学习难点】第一宇宙速度的推导；环绕速度与发射速度的区分。

知识梳理一、宇宙速度1.人造地球卫星(1)牛顿的设想：如图所示，把物体水平抛出，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。

(2)运动规律：一般情况下可认为人造卫星绕地球做匀速圆周运动。

(3)向心力来源：人造地球卫星的向心力由地球对它的万有引力提供。

2．宇宙速度宇宙速度数值/(km·s－1)物理意义是使人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度；也是人造卫星绕第一宇宙速度7.9(环绕速度)地球运动的最大运行速度第二宇宙速度11.2(脱离速度)是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度第三宇宙速度16.7(逃逸速度)是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度梦想成真1957年10月苏联成功发射了第一颗人造卫星；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；2007年10月24日我国“嫦娥一号”发射升空；2008年9月27日“神舟七号”宇航员翟志刚顺利完成出舱活动任务；2010年10月1日“嫦娥二号”发射升空。

2011年9月29日“天宫一号”发射升空。

2011年11月1日“神舟八号”发射升空。

2011年11月3日“天宫一号”与“神舟八号”对接成功。

2012年6月16日“神舟九号”发射升空，与在轨运行的“天宫一号”目标飞行器进行载人交会对接，航天员进入“天宫一号”工作和生活，开展相关空间的科学实验。

2013年6月11日“神舟十号”发射升空，并在6月13日与“天宫一号”交会对接；6月20日上午，中国载人航天史上的首堂太空授课开讲。

高中物理必修二宇宙航行知识点

高中物理必修二《宇宙航行》知识点总结要点一、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2RMm G mg =（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=、224r a T π=、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。

7.4 宇宙航行课件-2023学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册

回地面，这个速度有多大？
一. 宇宙速度
第一宇宙速度
1.推导
简单认为卫星在地球表面附近（R=r）绕地球做匀速圆周
运动：
方法一：飞行器运动所需的向心力是由地球对它的万有引力
提供，即
Mm
v2
G 2 m
R
R
v
GM
R
方法二：黄金代换法
v2
mg m
R
m
v
r

v gR
第一宇宙速度
2.数值
7.9km/s
C. 与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，且从地球表
面看卫星是静止
D. 与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，但卫星相对
地球表面是运动的
P7：1
总结—宇宙航行
1.第一宇宙速度：v1
GM
gR 7.9km/s
R
；
是最小的发射速度，也是最大的运行速度；
2.近地卫星：贴地飞行，线速度v=7.9km/s；
启动；2003年10月15日9时，我
国神舟五号宇宙飞船在酒泉卫星
发射中心成功发射，把中国第一
位航天员杨利伟送入太空。
梦想成真
“
嫦
娥
五
号”
任
务
回
顾
2020年12月17日，经过20多天，嫦娥五号探测器在一次任务中，
连续实现我国航天史上首次月面采样、月面起飞、月球轨道交会
对接、带样返回等多个重大突破，成功带回1.7kg月球土壤。
星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度
是多大？
答案：金星表面的自由落体加速度是8.9 / 2 ；
金星的第一宇宙速度是7.3/。
总结—宇宙速度

6.5 宇宙航行(2)

BC)
2、两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半、两颗人造地球卫星质量之比 ∶ 轨道半径之比R ∶ ，径之比 1∶R2=3∶1，下列有关数据之比正确的是 ( ) A、周期之比T1∶T2=3∶1 、周期之比 ∶ B、线速度之比 1∶v2=3∶1 、线速度之比v ∶ C、向心力之比 1∶F2=1∶9 、向心力之比F ∶ D、向心加速度之比 1∶a2=1∶9 、向心加速度之比a ∶
§6.5 宇宙航行
课堂总结
=m
宇宙航行
宇宙
M m G 2 r
v2 =m r2 4π
v1 = 7.9km/ s v2 =11.2km/ s v3 =16.7km/ s
T=24h
= mω r
T2
2
r
= mωv
h = 3.58×10 km v = 3.08km/ s
4
凡是人造卫星的问题都可从下列关系去列运动方程，列运动方程，即:
第六章万有引力与航天
§6.5
宇宙航行(2) 宇宙航行(2)
§6.5 宇宙航行
回顾第一宇宙速度：环绕速度） 1、第一宇宙速度： (环绕速度）
GM v1 = = 7.9km / s R
法二：v1 = gR = 7.9km / s
V3=16.7km/s V2=11.2km/s
2、第二宇宙速度：第二宇宙速度：脱离速度) (脱离速度)
1、v、ω、T、a与轨道半径r为一一对应关系 2、r ↑，v ↓，ω ↓，a ↓，T ↑
所以，第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度，所以，第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度，最小发射速度也是卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度最大运行速度。也是卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度。

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；

地月转移轨道的速度和第二宇宙速度

地月转移轨道的速度和第二宇宙速度嘿，伙计们！今天我们要聊聊一个超级有趣的话题——地月转移轨道的速度和第二宇宙速度。

是的，你没听错，这个话题可不是一般的高深莫测，而是充满了神秘色彩和科学魅力。

那么，让我们一起揭开这个谜团吧！让我们来了解一下地月转移轨道。

你们知道吗，地球和月亮之间的距离可是有38万公里呢！这么远的距离，如果我们想让月亮跟着地球走，那得需要多快的速度才能实现呢？答案就是地月转移轨道的速度。

简单来说，地月转移轨道的速度就是地球绕着太阳转的月亮也跟着转的速度。

这个速度可不慢哦，大约是每小时29.78千米左右。

所以，如果你想让月亮跟着你走，就得跑得比这个速度快才行！接下来，我们再来聊聊第二宇宙速度。

你们知道吗，地球和月球之间有一个叫做“霍曼转移”的过程，也就是说，月球会逐渐靠近地球，最后被地球捕获。

那么，在这个过程中，月球需要达到什么样的速度才能被地球捕获呢？答案就是第二宇宙速度。

简单来说，第二宇宙速度就是月球脱离地球引力束缚的速度。

这个速度可不慢哦，大约是每秒42.1千米左右。

所以，如果你想让月球成为你的私人小伙伴，就得让它达到这个速度才行！那么，为什么我们需要了解地月转移轨道的速度和第二宇宙速度呢？这是因为这两个速度对于我们的日常生活有着重要的意义。

地月转移轨道的速度决定了我们能否在地球上看到月亮。

如果月亮跟着地球转得太慢，那么我们就看不到月亮了。

第二宇宙速度决定了我们能否在地球上发射探测器到月球。

如果月球被地球捕获的速度太慢，那么我们的探测器可能永远都无法到达月球。

好了，现在我们已经了解了地月转移轨道的速度和第二宇宙速度的基本概念。

那么，你们觉得这些速度是不是很神奇呢？它们就像是宇宙中的两个魔法数字，决定了我们与月亮之间的关系。

所以，下次当你看到月亮的时候，不妨想想地月转移轨道的速度和第二宇宙速度，感受一下这个宇宙的奥妙吧！地月转移轨道的速度和第二宇宙速度是我们探索宇宙的重要参考依据。