高中物理课件-第五节 宇宙航行
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高中物理 第6章 第5节宇宙航行课件 新人教版必修2
一、宇宙速度
提出问题
1. 抛出的石头会落地，为什么飞船及卫星会绕地球运 动呢？
结论:飞船及卫星的运动速度足够大，且其所受万有引力恰好提供 其绕地球运动的向心力。
提出问题
2.平抛物体的初速度满足什么条件时，物体就不再落 回地面？
结论:物体不落回地面，物体将环绕地球做圆周运动，所受地球的引力恰 好用来提供向心力，应满足
解析：在地面上发射物体，使之能够脱离地球的引力作 用，成为绕太阳运行的人造卫星或飞到其他行星上去 所必须达 到的最小 发射速度 为 v=11.2 km/s， 因为 “伽利略”号绕木星运行，还未摆脱太阳的吸引，因 此其速度还应小于16.7 km/s，因此其发射速度大于 11.2 km/s而小于16.7 km/s，选项C正确。
•
典型 例5 人类曾向木星发射“伽利略”号木星探测器，该
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
因此，物体抛出时的速度需要大于7.9 km/s。
提出问题
3. 7.9 km/s是否是人造地球卫星绕地球运行的最小速度？
提出问题
4.人造地球卫星的v、ω、T、a与r的关系？
典型 例题
•
典型 例题
•
提出问题
5. 什么是第一宇宙速度？第一宇宙速度有何特点？
提出问题
6.请用至少两种方法推导第一宇宙速度的大小？
答案：C
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
宇宙航行 课件(共61张)
D. 西昌 ，向东发射
第5节 宇 宙 航 行
小结
1、第一宇宙速度（环绕速度）：v =7.9千米/秒
（地球卫星最大的绕行速度，地球卫星的最小发射速度）
Mm v2 mg G 2 m R R
v
GM R
或
v gR
2、第二宇宙速度（脱离速度）：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）
卫星变轨原理
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。
万有引力相同
·
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
不行，因为飞船加速后做离心运动会偏离原来的圆 轨道而无法与空间站对接。
对接方法：
• 飞船首先在比空间站低的 轨道运行，当运行到适当 位置时，再加速运行到一 个椭圆轨道。 • 通过控制轨道使飞船跟空 间站恰好同时运行到两轨 道的相切点，此时飞船适 当减速，便可实现对接， 如图示。
空间站
飞船
例：在太空中有两飞行器a、b，它们在绕地 球的同一圆形轨道上同向运行，a在前b在后， 它都配有能沿运动方向向前或向后喷气的发动 机，现要想b 尽快追上a 并完成对接，b应采 取的措施是（ B ） A、沿运动方向喷气 B、先沿运动方向喷气，后沿运动反方向喷气 C、沿运动反方向喷气 D、先沿运动反方向喷气，后沿运动方向喷气
练习：求近地卫星的周期
r T 2 GM 地
3
(6.37 10 ) 2 3.14 s 11 24 6.67 10 5.98 10
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．
《高一物理宇宙航行》课件
空间站
解释空间站的功能和国际空间站 的建设。
月球车
讨论月球车在月球探索中的重要 作用。
宇宙航行的原理与实践
引力和运动定律
解释宇宙中的引力和运动定 律对宇宙航行的影响。
航天器设计
介绍航天器的不同部分和设 计原理。
航天员训练
阐述航天员训练的内容和重 要性。
未来的宇宙探索计划
1
宙的探索计划。
《高一物理宇宙航行》 PPT课件
本课件将介绍物理宇宙航行的精彩内容，带你领略宇宙的探索历程、太阳系 和行星、太空探索技术、宇宙航行的原理与实践、未来的宇宙探索计划以及 总结和展望。
课程介绍
介绍本课程的目标和重要性，激发学生的学习兴趣，并解释宇宙航行对人类 的意义。
宇宙的探索历程
1
古代观星
人类通过观测星象开始对宇宙进行认识。
伽利略望远镜
2
伽利略通过望远镜首次观测到月球和其
他星体，改变了人们对宇宙的看法。
3
太空探索时代
科学家开始使用火箭和太空船进入太空 实施探索任务。
太阳系和行星
太阳系
介绍太阳系的构成以及各个行星的特点。
行星探索
解释人类对行星的探测和研究，包括火星、木星等。
太空探索技术
航天飞机
详细介绍航天飞机的发展历程和 作用。
3
火星任务
介绍计划中的火星任务以及人类在火星 上的未来。
太阳系外生命探索
展望人类发现太阳系外生命的可能性。
总结和展望
总结宇宙航行的重要性和成就，展望未来的发展和挑战。
高中物理【宇宙航行】优质课件
2．地球同步卫星 地球同步卫星位于地球赤道上方，相对于地面静止不动，其角速度跟 地球自转角速度相同。同步卫星广泛应用于通信，又叫同步通信卫 星。地球同步卫星的特点见下表：
周期一定
与地球自转周期相同，即T＝24 h＝86 400 s
角速度一定
与地球自转的角速度相同
高度一定
卫星离地面高度h＝r－R≈5.6R(为恒量)≈3.6× 104 km
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的
811，月球的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最大速率约为( B )
A．0.4 km/s
B．1.8 km/s
C．11 km/s
D．36 km/s
人教物理必修第二册
返回导航 上页 下页
[解析] 星球的第一宇宙速度即为围绕星球做圆周运动的轨道半径为该
星球半径时的环绕速度，由万有引力提供向心力即可得出这一最大环绕
速度。卫星所需的向心力由万有引力提供，则 GMr2m＝mvr2，得 v＝ GrM，
又由M月＝ 1 ，r月＝1，故月球和地球上第一宇宙速度之比v月＝2，故
M地 81 r地 4
v地 9
v
月
＝7.9×29 km/s≈1.8 km/s，故 B 正确。
人教物理必修第二册
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[名师点评] 地球三种宇宙速度的理解
(1)三种宇宙速度均指在地球上的发射速度。 (2)第一宇宙速度是卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，也是卫 星的最小发射速度。 (3)轨道半径越大的卫星，其最大运行速度越小，但其地面最小发射速 度越大。
人教物理必修第二册
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高中物理人教必修课件宇宙航行
包括人造卫星的发射、载人航天的实现、国际空 间站的建立等，标志着人类在宇宙航行领域取得 了重要进展。
宇宙航行的未来展望
深空探测
随着技术的进步，人类将能够更深入 地探测太阳系以外的宇宙空间，寻找
外星生命和新的星球。
太空旅游与资源开发
随着商业航天的兴起，太空旅游将成 为可能，同时太空资源的开发也将成
为新的经济增长点。
发射窗口
选择合适的发射时间，确 保航天器能够顺利进入预 定轨道。
卫星导航技术
卫星定位系统
利用多颗卫星对地面用户进行定 位，提供全球范围内的位置星向地面用户发送无线电信 号，用户接收并处理这些信号以获 取导航信息。
导航精度
受多种因素影响，如卫星数量、分 布、信号质量等，需采取差分定位 等技术提高精度。
高中物理人教必修课 件宇宙航行
汇报人：XX
20XX-01-16
目录
• 宇宙航行概述 • 航天器与宇宙航行 • 宇宙航行的物理原理 • 宇宙航行的技术实现 • 宇宙航行的实践与探索 • 宇宙航行的挑战与前景
01
宇宙航行概述
宇宙航行的定义与意义
定义
宇宙航行是指人类利用航天器在太空中进行探索、研究 、运输和其他活动的总称。
广泛的科学探测和地质分析。
火星2020任务
03
美国新一轮的火星探测任务，旨在寻找火星上曾经存在生命的
证据，并为未来火星载人任务做准备。
06
宇宙航行的挑战与前景
宇宙航行面临的技术挑战
航天器设计与制造
需要解决极端环境下的材料、结构和推进系统等 问题，确保航天器的稳定性和安全性。
宇宙环境适应性
宇宙中存在真空、辐射、微重力等极端条件，对 航天器和宇航员都提出了严峻的挑战。
宇宙航行的未来展望
深空探测
随着技术的进步，人类将能够更深入 地探测太阳系以外的宇宙空间，寻找
外星生命和新的星球。
太空旅游与资源开发
随着商业航天的兴起，太空旅游将成 为可能，同时太空资源的开发也将成
为新的经济增长点。
发射窗口
选择合适的发射时间，确 保航天器能够顺利进入预 定轨道。
卫星导航技术
卫星定位系统
利用多颗卫星对地面用户进行定 位，提供全球范围内的位置星向地面用户发送无线电信 号，用户接收并处理这些信号以获 取导航信息。
导航精度
受多种因素影响，如卫星数量、分 布、信号质量等，需采取差分定位 等技术提高精度。
高中物理人教必修课 件宇宙航行
汇报人：XX
20XX-01-16
目录
• 宇宙航行概述 • 航天器与宇宙航行 • 宇宙航行的物理原理 • 宇宙航行的技术实现 • 宇宙航行的实践与探索 • 宇宙航行的挑战与前景
01
宇宙航行概述
宇宙航行的定义与意义
定义
宇宙航行是指人类利用航天器在太空中进行探索、研究 、运输和其他活动的总称。
广泛的科学探测和地质分析。
火星2020任务
03
美国新一轮的火星探测任务，旨在寻找火星上曾经存在生命的
证据，并为未来火星载人任务做准备。
06
宇宙航行的挑战与前景
宇宙航行面临的技术挑战
航天器设计与制造
需要解决极端环境下的材料、结构和推进系统等 问题，确保航天器的稳定性和安全性。
宇宙环境适应性
宇宙中存在真空、辐射、微重力等极端条件，对 航天器和宇航员都提出了严峻的挑战。
高一物理必修课件宇宙航行
探索月球资源、建立月球基地 ，为未来深空探测和星际航行 打下基础。
火星探测任务
寻找火星生命迹象、研究火星 地质和气候等，为未来火星殖
民做准备。
载人航天器组成及工作原理
载人飞船
由轨道舱、返回舱和推进舱组成，通过运载火箭发射进入 预定轨道，完成任务后返回地面。
空间站
由多个舱段组成，包括居住舱、实验舱、服务舱等，通过 运载火箭发射并在太空中组装，提供长期驻留和科研平台 。
通信领域
实现全球通信、移动通信、卫 星电视广播等。
资源领域
调查地球资源分布、监测环境 状况、评估自然灾害等。
军事领域
进行侦察、监视、通信、导航 等军事活动。
05
空间探测技术与应用
空间探测任务类型及目标
探测任务类型
包括飞越、硬着陆、软着陆、取样返回、无人航天器探测、 载人航天器探测等。
探测目标
月球、火星、金星、水星等近地天体，以及小行星、彗星等 太阳系内小天体。
了解了宇宙航行的历史、现状 和未来发展趋势，包括人类对 太空的探索、太空旅游、深空 探测等。
学生自我评价报告
通过本课程的学习，我对宇宙航 行有了更深入的了解和认识，掌
握了相关的基本知识和技术。
在学习过程中，我积极参与课堂 讨论和实验活动，与同学和老师
进行了良好的交流和合作。
通过自我学习和思考，我能够解 决一些实际问题，并具备了一定
04
卫星技术与应用
卫星分类及功能
气象卫星
观测和预报天气、 气候、环境等。
导航卫星
提供全球定位、导 航和授时服务。
通信卫星
提供电话、电视、 广播、数据传输等 通信服务。
资源卫星
调查和研究地球资 源、环境、灾害等 。
火星探测任务
寻找火星生命迹象、研究火星 地质和气候等，为未来火星殖
民做准备。
载人航天器组成及工作原理
载人飞船
由轨道舱、返回舱和推进舱组成，通过运载火箭发射进入 预定轨道，完成任务后返回地面。
空间站
由多个舱段组成，包括居住舱、实验舱、服务舱等，通过 运载火箭发射并在太空中组装，提供长期驻留和科研平台 。
通信领域
实现全球通信、移动通信、卫 星电视广播等。
资源领域
调查地球资源分布、监测环境 状况、评估自然灾害等。
军事领域
进行侦察、监视、通信、导航 等军事活动。
05
空间探测技术与应用
空间探测任务类型及目标
探测任务类型
包括飞越、硬着陆、软着陆、取样返回、无人航天器探测、 载人航天器探测等。
探测目标
月球、火星、金星、水星等近地天体，以及小行星、彗星等 太阳系内小天体。
了解了宇宙航行的历史、现状 和未来发展趋势，包括人类对 太空的探索、太空旅游、深空 探测等。
学生自我评价报告
通过本课程的学习，我对宇宙航 行有了更深入的了解和认识，掌
握了相关的基本知识和技术。
在学习过程中，我积极参与课堂 讨论和实验活动，与同学和老师
进行了良好的交流和合作。
通过自我学习和思考，我能够解 决一些实际问题，并具备了一定
04
卫星技术与应用
卫星分类及功能
气象卫星
观测和预报天气、 气候、环境等。
导航卫星
提供全球定位、导 航和授时服务。
通信卫星
提供电话、电视、 广播、数据传输等 通信服务。
资源卫星
调查和研究地球资 源、环境、灾害等 。
高中物理课件-6.5宇宙航行
第5节 宇宙航行
丰城九中 熊文杰
地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里
航天科学的三位先驱
齐奥尔科夫斯基 罗伯特•戈达德 韦纳·冯·布劳恩
中国航天事业
1992年载人航天工程正式启动
2003年10月15日9时，神州5号宇宙 飞船在酒泉卫星中心成功发射，将 第一位航天员杨利伟送入太空绕行 14圈，10月16日6时23分降落在内蒙 古主着陆场
同，即24h
可求得 T=85min
此处的 万有引 力与重 力之差
m(2π)2R G Mm m g
T
R2
在赤道上与 地球保持相
对静止
此处的 万有引
力
m
(
2π) 2 T
R
G
M R
m 2
离地高度近 似为0，与 地面有相对
运动
同步 卫星
可求得距
地面高度 与地球自 h≈36000 周期相同， km，约为 即24h
第一宇宙速度（环绕速度）：v =7.9千米/秒
（地球卫星的最小发射速度）
G
Mm R2
v2 m
R
mg
v GM R
v gR
一、宇宙速度
2、第二宇宙速度： (脱离速度)
v2 11.2km / s →人造行星
3、第三宇宙速度： （逃逸速度）
v3 16.7km / s →人造恒星
二、运行速度
(a、v 、ω 、T )
从当前的椭圆轨道进入大圆轨道。
以发射同步卫星为例，先进
入一个近地的圆轨道，然后
在v2点火加速，进入椭圆形 转移轨道（该椭圆轨道的近
v4
地点在近地圆轨道上，远地
点在同步轨道上），到达远
地点时再次自动点火加速，
丰城九中 熊文杰
地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里
航天科学的三位先驱
齐奥尔科夫斯基 罗伯特•戈达德 韦纳·冯·布劳恩
中国航天事业
1992年载人航天工程正式启动
2003年10月15日9时，神州5号宇宙 飞船在酒泉卫星中心成功发射，将 第一位航天员杨利伟送入太空绕行 14圈，10月16日6时23分降落在内蒙 古主着陆场
同，即24h
可求得 T=85min
此处的 万有引 力与重 力之差
m(2π)2R G Mm m g
T
R2
在赤道上与 地球保持相
对静止
此处的 万有引
力
m
(
2π) 2 T
R
G
M R
m 2
离地高度近 似为0，与 地面有相对
运动
同步 卫星
可求得距
地面高度 与地球自 h≈36000 周期相同， km，约为 即24h
第一宇宙速度（环绕速度）：v =7.9千米/秒
（地球卫星的最小发射速度）
G
Mm R2
v2 m
R
mg
v GM R
v gR
一、宇宙速度
2、第二宇宙速度： (脱离速度)
v2 11.2km / s →人造行星
3、第三宇宙速度： （逃逸速度）
v3 16.7km / s →人造恒星
二、运行速度
(a、v 、ω 、T )
从当前的椭圆轨道进入大圆轨道。
以发射同步卫星为例，先进
入一个近地的圆轨道，然后
在v2点火加速，进入椭圆形 转移轨道（该椭圆轨道的近
v4
地点在近地圆轨道上，远地
点在同步轨道上），到达远
地点时再次自动点火加速，
高中物理课件：宇宙航行
成为一颗人造地球卫星。简称
人造卫。星
想一想:
物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造 卫星呢?
由此可见，人造地球卫星运行遵从的规律 是：卫星绕地球做圆周运动，地球对卫星 的引力提供向心力。
二 、宇宙速度
当发射一颗卫星绕地球表面附近(100~200KM)运 动时，轨道半径近似为R，由万有引力提供向心 力可得：
小结：基本思路
1. 在星体表面附近 F引=G重
黄金代换：GM＝gR 2
2.若不在星体表面将行星（或卫 星）的运动看成是匀速圆周运动.
3.万有引力充当向心力 F引=F向.
5、宇宙航行
牛顿的猜想
牛顿的手稿
一、人造卫星：
在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，
物体就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，
GMm R2
m
v2 R2
GM=gR2
v GM R
v gR
代入数据可得：v=7.9km/s
（1）第一宇宙速度
第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕 地球作匀速圆周运动所必须具有的速度， 所以也称为“环绕速度”。
v1=7.9km/s
V=16.7km/s V=11.2km/s
V=7.9km/s 11.2km/s>V>7.9km/s
心的距离为r,求卫星运动
的线速度v、角速度ω、
F
周期T ?
V
由F引=F向得到：
Mm v2
G m
r2
r
GMm r2
mr ω2
v GM ( r↑,v ↓) r
GM ω r3 ( r↑,ω↓)
GMm r2
mr
4π2 T2
T 2π
r3
( r↑,T ↑)
《高一物理宇宙航行》课件
离子推进器是一种利用静电场加速离子喷出来产生推力的火箭发动机，具有比冲高、效率高 、推进力大的优点。随着技术的不断发展，离子推进器有望在未来成为深空探测和太空旅行 的主流推进方式。
离子推进器的原理是将气态工质电离，并在强电场的作用下将离子加速喷出来，通过反作用 力推动航天器进行姿态调整或者轨道转移任务。相比传统的化学推进方式，离子推进器具有 更高的推进效率和经济性，适合长期在轨运行和重复使用。
详细描述
牛顿第三定律在日常生活和工程中有着广泛的应用。例如，火箭能够升空是因为燃料燃烧产生的气体 向下喷射，根据牛顿第三定律，火箭受到向上的反作用力，从而使火箭升空。另外，在机械工程中， 作用力和反作用力也是设计和分析机械系统的重要依据。
03
宇宙航行的基本原理
火箭推进原理
化学火箭推进
核聚变火箭推进
通过燃烧化学物质产生高速气体，通 过喷嘴产生反作用力推动火箭前进。
利用核聚变反应产生能量，推动火箭 前进。
电火箭推进
利用电能将推进剂加热或高速喷射， 实现推进。
宇宙速度的层次
01
02
03
第一宇宙速度
航天器绕地球表面运行的 速度，也是航天器脱离地 球引力的最小速度。
第二宇宙速度
航天器脱离地球引力束缚 ，进入太阳系内运行的最 小速度。
中国空间站将开展更多的科学实验和技术验证，加强国际合作，为人类探索太 空做出贡献。同时，中国还计划建设更大规模的空间站，以满足更多科学研究 和应用需求。
05
月球探测与火星探测
月球探测的意义与成果
意义
月球探测是研究月球科学的重要手段，有助于深入了解月球 的形成、演化和太阳系起源等科学问题。同时，月球探测也 是人类拓展太空探索和开发的重要步骤，为未来太空旅游和 资源利用奠定基础。
离子推进器的原理是将气态工质电离，并在强电场的作用下将离子加速喷出来，通过反作用 力推动航天器进行姿态调整或者轨道转移任务。相比传统的化学推进方式，离子推进器具有 更高的推进效率和经济性，适合长期在轨运行和重复使用。
详细描述
牛顿第三定律在日常生活和工程中有着广泛的应用。例如，火箭能够升空是因为燃料燃烧产生的气体 向下喷射，根据牛顿第三定律，火箭受到向上的反作用力，从而使火箭升空。另外，在机械工程中， 作用力和反作用力也是设计和分析机械系统的重要依据。
03
宇宙航行的基本原理
火箭推进原理
化学火箭推进
核聚变火箭推进
通过燃烧化学物质产生高速气体，通 过喷嘴产生反作用力推动火箭前进。
利用核聚变反应产生能量，推动火箭 前进。
电火箭推进
利用电能将推进剂加热或高速喷射， 实现推进。
宇宙速度的层次
01
02
03
第一宇宙速度
航天器绕地球表面运行的 速度，也是航天器脱离地 球引力的最小速度。
第二宇宙速度
航天器脱离地球引力束缚 ，进入太阳系内运行的最 小速度。
中国空间站将开展更多的科学实验和技术验证，加强国际合作，为人类探索太 空做出贡献。同时，中国还计划建设更大规模的空间站，以满足更多科学研究 和应用需求。
05
月球探测与火星探测
月球探测的意义与成果
意义
月球探测是研究月球科学的重要手段，有助于深入了解月球 的形成、演化和太阳系起源等科学问题。同时，月球探测也 是人类拓展太空探索和开发的重要步骤，为未来太空旅游和 资源利用奠定基础。
高中物理第六章5宇宙航行课件高一物理课件
=
得v=
因为行星的质量M'是地球质量M的6倍,半径R'是地球半径R的1.5倍,即
M'=6M,R'=1.5R,
'
得 =
GM '
'
M'R
=
'
=2
即v'=2v=2×8 km/s=16 km/s。
答案:A
题后反思计算第一宇宙速度有两种方法:
(1)由
2
=
(2)由 mg=
2
步卫星距地面高度有确定值,且必须在地球的赤道平面(píngmiàn)内,即所有的同步
卫星有相同的轨道。
第十二页，共二十八页。
一
二
三
四
四、卫星的稳定运行和变轨运动
1.卫星的稳定运行
卫星绕天体在圆轨道上的匀速圆周运动是稳定的运行,此时万有引
力提供向心力。在不同的轨道,卫星稳定运行的速度不同。
2.卫星的变轨运动
的轨道运行由 =
知其运行速度要减小。
(2)当卫星的速度突然减小时,F>
2
, 即万有引力大于卫星所需
的向心力, 因此卫星将做近心运动, 同样会脱离原来的圆轨道, 轨道
半径变小, 进入新轨道运行时由 =
第十四页，共二十八页。
知运行速度将增大。
一
二
三
四
3.卫星的发射和回收(huíshōu)
km/s。但由于卫星在发射过程中要克服地球引力做功(zuògōng),增大势能,所
以将卫星发射到离地球越远的轨道上,在地面上所需要的发射速度越
高中物理 第六章 万有引力与航天 第五节 宇宙航行课件 新人教版必修2.pptx
6
第五节 宇宙航行 3、卫星的种类： 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。
7
问题探究： (1）教材在推导卫星的运动速度的时候， 选取的卫星轨道的形状是什么？卫星的所 有轨道都是这种形状吗？ (2）人造卫星做圆周运动时向心力从何而 来？卫星环绕地球运转的动力学方程是什 么？ (3）请关闭书本后推导出卫星做圆周运动 的速度表达式？
我国第一颗人造卫星“东方红一号” 3
一、宇宙速度 问题探究： 1、在地面抛出的物体为什么要落回地面？ 2、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？ 3、平抛物体的速度逐渐增大，物体的落地点如 何变化？速度达到一定值后，物体还能否落回地 面？若不能，此速度必须满足什么条件？若此速 度再增大，又会出现什么现象？ 4、什么叫人造地球卫星？轨道平面、种类？
动时所具有的最大运转速度叫第二宇宙速度。
v2=11.2km/s (脱离速度)
→人造行星
3、第三宇宙速度：人造卫星挣脱太阳引力的
束缚，飞到太阳系以外的宇宙 V3=16.7km/s
中去时，所必须具有的
V2=11.2km/s
速度叫第三宇宙速度。
（逃逸速度）
v3 16.7km / s
→人造恒星
地球 V1=7.9km/s 11.2km/s>v>7.9km/1s5
13
一、宇宙速度 1、第一宇宙速度：人造卫星在地面附近 绕地球做匀速圆周运动时所必须具有的速 度叫第一宇宙速度。 （环绕速度）
v1=7.9km/s 人造卫星
法一：v1
GM 7.9km / s R
法二：v1 gR 7.9km / s
V1=7.9km/s
第五节 宇宙航行 3、卫星的种类： 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。
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问题探究： (1）教材在推导卫星的运动速度的时候， 选取的卫星轨道的形状是什么？卫星的所 有轨道都是这种形状吗？ (2）人造卫星做圆周运动时向心力从何而 来？卫星环绕地球运转的动力学方程是什 么？ (3）请关闭书本后推导出卫星做圆周运动 的速度表达式？
我国第一颗人造卫星“东方红一号” 3
一、宇宙速度 问题探究： 1、在地面抛出的物体为什么要落回地面？ 2、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？ 3、平抛物体的速度逐渐增大，物体的落地点如 何变化？速度达到一定值后，物体还能否落回地 面？若不能，此速度必须满足什么条件？若此速 度再增大，又会出现什么现象？ 4、什么叫人造地球卫星？轨道平面、种类？
动时所具有的最大运转速度叫第二宇宙速度。
v2=11.2km/s (脱离速度)
→人造行星
3、第三宇宙速度：人造卫星挣脱太阳引力的
束缚，飞到太阳系以外的宇宙 V3=16.7km/s
中去时，所必须具有的
V2=11.2km/s
速度叫第三宇宙速度。
（逃逸速度）
v3 16.7km / s
→人造恒星
地球 V1=7.9km/s 11.2km/s>v>7.9km/1s5
13
一、宇宙速度 1、第一宇宙速度：人造卫星在地面附近 绕地球做匀速圆周运动时所必须具有的速 度叫第一宇宙速度。 （环绕速度）
v1=7.9km/s 人造卫星
法一：v1
GM 7.9km / s R
法二：v1 gR 7.9km / s
V1=7.9km/s
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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。
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?
3.什么是地球同步卫星?
1）.定义：相对于地面静止且与地球自转具有
相同周期的卫星，又叫做通信卫星。
2）特点：
①轨道平面一定_与__赤__道__平__面__共_面_______
②周期T一定： T＝24h
③ 离地面的高度一定，h =__3_6_0_0_0_km__
④ R、v、ω、T、an _“__全___部__固___定__”__
1）.定义：卫星的运行轨道半径近似等于
a
地球的半径。Байду номын сангаас
2）特点：
2.人造地球卫星的线速度v、角速度ω、周期T:
项目 v与r 的关系 ω与r 的关系 T与r 的关系 a与r 的关系
推导式
关系式
G
Mm r2
m
v2 r
v GM r
G
Mm r2
mr2
GM r3
G
Mm r2
mr(
2 ) 2 T
r3 T 2