(最新)人教版高中物理必修二《宇宙航行》课件
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人教版高中物理必修二6.5 宇宙航行 课件 (共27张PPT)
（3）速率、角速度、加速度一定
（4）高度一定: 在赤道上空 （5）轨道平面一定：与地球赤道平面共面
三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。
例3.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开地面的高度是一样的
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
3.根据观察，在土星外层有一个环，为了判断该环是土星
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。下列判断正确的是 （ AD ） A.若V与R成正比，则环为连续物
R1∶R2=3∶1，下列有关数据之比正确的是( D ) A.周期之比T1∶T2=3∶1 B.线速度之比v1∶v2=3∶1 C.向心力之比F1∶F2=1∶9
D.向心加速度之比a1∶a2=1∶9
2.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（ D ） 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
例1.关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是 （ 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
三、人造卫星的超重和失重
1.发射和回收阶段 发射 回收 2.沿圆轨道正常运行 只受重力 a = g 完全失重 加速上升 减速下降 超重 超重
高一物理人教版必修第二册教学课件《宇宙航行》
r3
1
v
r
1
r3
Mm
2 2
G 2 m( ) r
r
T
r3
T 2
GM
T r
3
v、ω、T 与r为一一对应关系，且越高越慢。
Sz-lwh
SZ-LWH
二、人造地球卫星
3.地球同步卫星
（1）定义：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
质量
Sz-lwh
SZ-LWH
课堂小结
一、三个宇宙速度
1.第一宇宙速度 v1=7.9km/s
推导式： v
GM
R
=7.9km/s
v
gR =7.9km/s
2.第二宇宙速度（脱离速度） v2=11.2km/s
第三宇宙速度（逃逸速度） v3=16.7km/s
二、人造地球卫星
GM
M
GM
1.人造地球卫星的向心加速度 an G 2 、线速度 v
v1
M1 R2
1 4
5
v2，则有v ＝ M ·R ＝ 80×1＝ 10 ，可知 B 正确。
2
2 1
Sz-lwh
02
SZ-LWH
人造地球卫星
SZ-LWH
二、人造地球卫星
导学探究
在地球的周围，有许多的卫星在不同的轨道上绕地球转动。请思考：
(1)这些卫星运动所需的向心力都是由什么力提供的？这些卫星的轨道
抛出速度非常大时，物体不能落回地球.
Sz-lwh
SZ-LWH
一、三个宇宙速度
物体抛出的速度要多大，才能成为人造卫星？
导学探究
新人教版高中物理必修二 6.5.1 宇宙航行课件
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。09:41:5609:41:5609:413/7/2021 9:41:56 AM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。21.3.709:41:5609:41Mar-217-Mar-21
Physics • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。09:41:5609:41:5609:41Sunday, March 07, 2021
•
T H E E N D 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。上午9时41分56秒上午9时41分09:41:5621.3.7
谢谢观看
不同卫星发射要 求决定
万有引力提供向心力
线速率： 角速度： 周期：
Physics
Thank You!
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。2 1.3.721.3.7Sunday, March 07, 2021
Physics
6.5 宇宙航行
万有引力约等于重力
mg
G
Mm R2
GM gR2 黄金代换式
万有引力提供向心力
G Mm mv2 m2r m 4π2 r
r2 r
T2
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
• 13、志不立，天下无可成之事。21.3.721.3.709:41:5609:41:56March 7, 2021
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way ab out.
Physics • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。09:41:5609:41:5609:41Sunday, March 07, 2021
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T H E E N D 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。上午9时41分56秒上午9时41分09:41:5621.3.7
谢谢观看
不同卫星发射要 求决定
万有引力提供向心力
线速率： 角速度： 周期：
Physics
Thank You!
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。2 1.3.721.3.7Sunday, March 07, 2021
Physics
6.5 宇宙航行
万有引力约等于重力
mg
G
Mm R2
GM gR2 黄金代换式
万有引力提供向心力
G Mm mv2 m2r m 4π2 r
r2 r
T2
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
• 13、志不立，天下无可成之事。21.3.721.3.709:41:5609:41:56March 7, 2021
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way ab out.
宇宙航行-人教版新高中物理必修第二册课件-ppt精品课件
地球的第一宇宙 速度：
同理：
火星的：
土星的： 月亮的：
7.4宇宙航行-人教版（2019）高中物 理必修 第二册 课件(共 21张PP T)
7.4宇宙航行-人教版（2019）高中物 理必修 第二册 课件(共 21张PP T)
3、第三宇宙速度
当物体的速度等于或大于16.7km/s时，物 体可以挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳 系以外的宇宙空间。我们把16.7km/s叫 做第三宇宙速度。
宫二号空间实验室实施分离。
成 2018年9月15日，天宫二号空间实验室已圆满完成2年在轨飞行和各 就 项试验任务，天宫二号平台及装载的应用载荷功能正常、状态良好。
为进一步发挥空间应用效益。 2019年7月19日21时06分，天宫二号空间实验室受控离轨并再入大 气层，少量残骸落入南太平洋预定安全海域。天宫二号受控再入大气 层，标志着中国载人航天工程空间实验室阶段全部任务圆满完成。
反过来又抑制 了 生长 素 促 进 切 段细 胞 伸 长 的 作用 。
•
6. 科 学 家 在对 黄 化 豌 豆 幼苗 切 段 的 实 验研 究 中 发 现 ，低 浓 度 的 生 长素 促 进 细 胞 的伸 长 ， 但 生 长素 浓 度 增 高 到一 定 值时 ， 就 会 促 进切 段 中 乙 烯 的合 成 ， 而 乙 烯含 量 的 增 高 ，
•
8. 内 质 网 以类 似 于 “ 出 芽” 的 形 式 形 成具 有 膜 的 小 泡， 小 泡 离 开 内质 网 ， 移 动 到高 尔 基 体 与 高尔 基 体 融 合 ，成 为 高尔 基 体 的 一 部分 。 高 尔 基 体又 以 “ 出 芽 ”方 式 形 成 小
泡 ，移 动 到 细 胞 膜与 细 胞 膜 融 合， 成 为 细 胞 膜的 一 部 分 。
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．
人教版物理高中必修二《宇宙航行》课件(共14张PPT)
7
1883年，俄国学者 齐奥尔科夫斯基提出使 用火箭发射宇宙飞船的 设想。
8
梦 想 成 真
9
神舟六号载人航天 飞行圆满成功
10
关于地球同步卫星
对同步卫星有 什么要求？
半径 r
周期T
运行速度 V
轨道面
绕行方向
11
关于卫星
所有卫星都在以地心为 圆心的圆（或椭圆）轨 道上
12
卫星图片
13
1
牛顿对人造地 球卫星的设想 抛出速度很大 时，物体就不 会落回地面
思考:这个速度至少多大？
2
请你推导
人造地球卫星绕地球做匀速 圆周运动，它需要的向心力 是由谁提供的？请你用学过 的知识推出卫星在轨道上运 动速度的表达式。
3
V GM r
r=R+h 近地卫星: R>>h
V=7.9km/s
4
V=7.9km/s就是物体 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。
5
在地面附近发射飞行器,发射 速度等于或大于11.2km/s,它 就会克服地球引力,永远离开 地球。11.2km/s叫做第二宇 宙速Байду номын сангаас。 若7.9km/s<v<11.2km/s呢?
6
在地面附近发射物体,速度 等于或大于16.7km/s,它就 会挣脱太阳引力的束缚,飞 到太阳系之外。16.7km/s 叫做第三宇宙速度。
1883年，俄国学者 齐奥尔科夫斯基提出使 用火箭发射宇宙飞船的 设想。
8
梦 想 成 真
9
神舟六号载人航天 飞行圆满成功
10
关于地球同步卫星
对同步卫星有 什么要求？
半径 r
周期T
运行速度 V
轨道面
绕行方向
11
关于卫星
所有卫星都在以地心为 圆心的圆（或椭圆）轨 道上
12
卫星图片
13
1
牛顿对人造地 球卫星的设想 抛出速度很大 时，物体就不 会落回地面
思考:这个速度至少多大？
2
请你推导
人造地球卫星绕地球做匀速 圆周运动，它需要的向心力 是由谁提供的？请你用学过 的知识推出卫星在轨道上运 动速度的表达式。
3
V GM r
r=R+h 近地卫星: R>>h
V=7.9km/s
4
V=7.9km/s就是物体 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。
5
在地面附近发射飞行器,发射 速度等于或大于11.2km/s,它 就会克服地球引力,永远离开 地球。11.2km/s叫做第二宇 宙速Байду номын сангаас。 若7.9km/s<v<11.2km/s呢?
6
在地面附近发射物体,速度 等于或大于16.7km/s,它就 会挣脱太阳引力的束缚,飞 到太阳系之外。16.7km/s 叫做第三宇宙速度。
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
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)
人教版高中物理必修二 课件6.5 ：宇宙航行 (共23张PPT)
2 解：由万有引力提供向心力 故: Mm
G
r
2
m
由此解出:
GM r
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 6.67 1011 6.0 1024 3 m / s 3.1 10 m/ s 7 r 4.2 10
同步卫星发射过程
卫星的变轨问题
伴随着“神舟”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．
人教版必修2
第六章 万有引力与航天
第五节 宇宙航行
探究宇宙的奥秘，奔向遥远的太空。自古以来就是人类的 梦想，怎样才能实现这一梦想呢？ 敦 煌 飞 天 的 壁 画
嫦 娥 奔 月
一、牛顿的设想
牛顿曾设想, 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，简称 人造卫星 。
思考：若发射速度大于7.9km/s， 则人造卫星将如何运动？
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。
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。
1969年7月16日，阿波罗11号将人类送上了 月球。当时，上亿人通过电视注视着走出登月 舱的阿姆斯特朗，他在月球上迈出了一小步， 确是人类迈出的一大步。
1981年4月12日，世界上第一架航 天飞机哥伦比亚号发射成功。同年 11月12日和1982年3月22日、6月 27日又相继进行了3次试飞，均获 得成功。 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）
人教版(新教材)高中物理必修2：第4节 宇宙航行ppt课件
答案 AC
三、载人航天与太空探索
1961年4月12日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。 1969年7月16日9时32分，运载阿波罗11号飞船的土星5号火箭在美国卡纳维拉尔 角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。 2003年10月15日9时，我国_神__舟__五__号___宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入 太空。 2013年6月，神舟十号分别完成与天宫一号空间站的手动和自动交会对接。 2016年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接。 2017年4月20日，我国又发射了货运飞船天舟一号，入轨后与天宫二号空间站进 行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验。
二、人造地球卫星 1.1957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，我国第一颗人造卫星“__东__方__红__一__号__”发射成功。 2.地球同步卫星
(1)概念：相对于地面静止且与地球自转具有相同_周__期___的卫星，叫作地球同步卫 星。
(2)特点：六个“一定” ①转动方向一定：和地球自转方向__一__致__； ②周期一定：和地球自转周期相同，即T＝24 h； ③角速度一定：等于地球自转的角速度； ④轨道平面一定：所有的同步卫星都在赤道的__正__上__方__，其轨道平面必须与赤 道平面重合； ⑤高度一定：离地面高度固定不变(约3.6×104 km)； ⑥速率一定：线速度大小一定(约3.1×103 m/s)。
■归纳拓展
1.第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动的速度。 2.第一宇宙速度的计算式
(1)由 GMRm2 ＝mvR2推导可得_v__＝____G_R_M___。 也适用于其他星体的卫星 (2)由 mg＝mvR2推导可得__v_＝___g_R___。
三、载人航天与太空探索
1961年4月12日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。 1969年7月16日9时32分，运载阿波罗11号飞船的土星5号火箭在美国卡纳维拉尔 角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。 2003年10月15日9时，我国_神__舟__五__号___宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入 太空。 2013年6月，神舟十号分别完成与天宫一号空间站的手动和自动交会对接。 2016年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接。 2017年4月20日，我国又发射了货运飞船天舟一号，入轨后与天宫二号空间站进 行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验。
二、人造地球卫星 1.1957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，我国第一颗人造卫星“__东__方__红__一__号__”发射成功。 2.地球同步卫星
(1)概念：相对于地面静止且与地球自转具有相同_周__期___的卫星，叫作地球同步卫 星。
(2)特点：六个“一定” ①转动方向一定：和地球自转方向__一__致__； ②周期一定：和地球自转周期相同，即T＝24 h； ③角速度一定：等于地球自转的角速度； ④轨道平面一定：所有的同步卫星都在赤道的__正__上__方__，其轨道平面必须与赤 道平面重合； ⑤高度一定：离地面高度固定不变(约3.6×104 km)； ⑥速率一定：线速度大小一定(约3.1×103 m/s)。
■归纳拓展
1.第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动的速度。 2.第一宇宙速度的计算式
(1)由 GMRm2 ＝mvR2推导可得_v__＝____G_R_M___。 也适用于其他星体的卫星 (2)由 mg＝mvR2推导可得__v_＝___g_R___。
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】高中物理必修二：宇宙航行优秀ppt课件课件
所必需的最小发射速度。
• 特别提醒： • (1)第一宇宙速度是最大环绕速度，也是最小发射速度。 • (2)当在地面上以7.9km/s<v<11.2km/s的速度发射卫星时，该卫星的
轨道是椭圆，地球位于椭圆的一个焦点上。 • (3)三个宇宙速度分别为在三种不同情况下在地面附近的最小发射速
度。
• (原创题)“天宫一号”目标飞行器在距地面355km的轨道上做圆周运 动，其飞行速率( )
• 2．第二宇宙速度(脱离速度) • (1)大小：v2＝11.2km/s • (2)物理意义：卫星脱离地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星
或飞到其他行星上去所必需的最小发射速度。
• 3．第三宇宙速度(逃逸速度) • (1)大小：v3＝16.7km/s • (2)物理意义：卫星脱离太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间
宇宙航行
1.1.1 集合的概念
• 万有引力定律的发现，不仅解决了天上行星的运行问题，也为人们开 辟了“上天”的理论之路。
• 1957年10月4日，前苏联用三级火箭发射了世界上第一颗人造地球卫 星——“旅行者1号”，人类开始迈入航天时代。2008年9月25日，“神 舟七号”飞船成功发射升空，9月27日下午，翟志刚出舱进入太空行走。 2013年12月4日，“嫦娥三号”在月球成功实现软着陆，中华民族古 老的“奔月”梦想成为现实。
半长轴的关系遵循开普勒第三定律。
• (3)卫星绕地球沿圆轨道运行时，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。
• (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．极地轨道，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： • (1)第一宇宙速度是最大环绕速度，也是最小发射速度。 • (2)当在地面上以7.9km/s<v<11.2km/s的速度发射卫星时，该卫星的
轨道是椭圆，地球位于椭圆的一个焦点上。 • (3)三个宇宙速度分别为在三种不同情况下在地面附近的最小发射速
度。
• (原创题)“天宫一号”目标飞行器在距地面355km的轨道上做圆周运 动，其飞行速率( )
• 2．第二宇宙速度(脱离速度) • (1)大小：v2＝11.2km/s • (2)物理意义：卫星脱离地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星
或飞到其他行星上去所必需的最小发射速度。
• 3．第三宇宙速度(逃逸速度) • (1)大小：v3＝16.7km/s • (2)物理意义：卫星脱离太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间
宇宙航行
1.1.1 集合的概念
• 万有引力定律的发现，不仅解决了天上行星的运行问题，也为人们开 辟了“上天”的理论之路。
• 1957年10月4日，前苏联用三级火箭发射了世界上第一颗人造地球卫 星——“旅行者1号”，人类开始迈入航天时代。2008年9月25日，“神 舟七号”飞船成功发射升空，9月27日下午，翟志刚出舱进入太空行走。 2013年12月4日，“嫦娥三号”在月球成功实现软着陆，中华民族古 老的“奔月”梦想成为现实。
半长轴的关系遵循开普勒第三定律。
• (3)卫星绕地球沿圆轨道运行时，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。
• (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．极地轨道，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。
《宇宙航行》—人教版高中物理必修二课PPT
地球的同步轨道只有一条 会推导第一宇宙速度，知道三个宇宙速度的含义.
AB
，可得v＝ .
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
D．它们的运行角速度之比ω ∶ω =8∶1 年10月15日9时，我国
宇宙飞船把中国第一位航天员
D．它们的运行角速度之比ωA∶ωB=8∶1
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
A．它们的运行周期之比TA∶TB=1∶8 ③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。
2017年4月20日，我国发射了货运飞船
，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验.
面 ， 它 将 绕 地 球 运 动 ， 成 为 人 造 地 球 地球卫星围绕地球做匀速圆周运动,圆心是地球的地心,所以凡是地球卫星,轨道面必定经过地球中心,所以a、b均可能是卫星轨道,c不可能是卫星轨道,故A、B错误,C正确;同步卫星的
=_7_._9__k_m_/_s_,这就是物体在地球附近做匀速圆周运动的速度,叫作第一
宇宙速度。
自学感知 梳理教材夯实基础
（3）第二宇宙速度 为我国航天事业作出特殊贡献的科学家
被誉为“中国航天之父”.
探究二、人造地球卫星的轨道有何特点？谁提供向心力?
在地面附近发射飞行器，当飞行器的速度等于或大于 ③确定的角速度：等于地球自转的角速度．
①确定的转动方向：和地球自转方向一致．
B错：据v= ；
地球卫星围绕地球做匀速圆周运动,圆心是地球的地心,所以凡是地球卫星,轨道面必定经过地球中心,所以a、b均可能是卫星轨道,c不可能是卫星轨道,故A、B错误,C正确;同步卫星的
轨A．道它必们定的在_运赤行_道1周平_1期面_.之内_比2,所T_A以∶k_bT不mB_可=/1能_∶s是8_同时步卫,星它的轨就道,故会D错误克。 服地球的引力,永远离开地球,我们把
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；
【最新】人教版高一物理必修二教学课件 6.5 宇宙航行 (共20张PPT)
3
卫星的最小周期
我们能否发射一颗周期为 70min的卫星呢？
3.三个宇宙速度 （1）物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的线速度， 叫第一宇宙速度，也叫地面附近的环绕速度。数值为 7.9km/s.它既是卫星绕地球运动的最大线速度,也是卫 星发射的最小速度.当发射速度大于7.9km/s，它绕地球 运行的轨道不是圆，而是椭圆。 （2）当物体的速度等于或大于11.2km/s时，它就会克 服地球的引力，成为围绕太阳运动的人造行星，或飞 到其它行星上。我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度，也 叫脱离速度。 （3）当物体的速度等于或大于16.7km/s时，物体可以挣 脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间。我们 把16.7km/s叫做第三宇宙速度，也叫逃逸速度。
人造卫星的超重和失重
1、发射和回收阶 段发射 加速上升
超重 超重 完全失重
回收 只受重力
减速下降 a=g
2、沿圆轨道正常运行
与重力有关的现象全部消失
天平 弹簧秤测重力 液体压强计
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。
比较v1、v2、v3的大小?
v2
v1____ > v2 v3 v2____ < v3 v1____ > v3 v1>v3>v2
P
v1
四、知识应用
例题、从地球发出的光讯号垂直于地面发射，讯号到 达月球表面时正好能垂直射向水平月面，经反射返回 地球被吸收，光速为c，光讯号往复经历的时间为t， 地球的半径为R，月球的半径为r，月球绕地球转动的 周期为T，试求地球的质量。 解析：设地球质量为M ，月球质量为m，则： 2 Mm G '2 =m 4 · r′
卫星的最小周期
我们能否发射一颗周期为 70min的卫星呢？
3.三个宇宙速度 （1）物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的线速度， 叫第一宇宙速度，也叫地面附近的环绕速度。数值为 7.9km/s.它既是卫星绕地球运动的最大线速度,也是卫 星发射的最小速度.当发射速度大于7.9km/s，它绕地球 运行的轨道不是圆，而是椭圆。 （2）当物体的速度等于或大于11.2km/s时，它就会克 服地球的引力，成为围绕太阳运动的人造行星，或飞 到其它行星上。我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度，也 叫脱离速度。 （3）当物体的速度等于或大于16.7km/s时，物体可以挣 脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间。我们 把16.7km/s叫做第三宇宙速度，也叫逃逸速度。
人造卫星的超重和失重
1、发射和回收阶 段发射 加速上升
超重 超重 完全失重
回收 只受重力
减速下降 a=g
2、沿圆轨道正常运行
与重力有关的现象全部消失
天平 弹簧秤测重力 液体压强计
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。
比较v1、v2、v3的大小?
v2
v1____ > v2 v3 v2____ < v3 v1____ > v3 v1>v3>v2
P
v1
四、知识应用
例题、从地球发出的光讯号垂直于地面发射，讯号到 达月球表面时正好能垂直射向水平月面，经反射返回 地球被吸收，光速为c，光讯号往复经历的时间为t， 地球的半径为R，月球的半径为r，月球绕地球转动的 周期为T，试求地球的质量。 解析：设地球质量为M ，月球质量为m，则： 2 Mm G '2 =m 4 · r′
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世界航天
三、梦想成真
世界航天
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，包 括六名美国人及一 名以色列人全部遇 难。
无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通 往宇宙的道路
三、梦想成真
世界航天
“哈勃”太空望远镜
哈勃望远镜长13.3 米，直径4.3米，重 11.6吨，造价近30 亿美元，于1990年4 月25日由美国航天 飞机送上高590千米 的太空轨道。
v = GM r
GM
w=
r3
r3 T = 2p
GM
高轨道上运行的卫星，线速度小、角速度小，周期长。
建立模型
例题：地球质量为M，地球半径为R，卫星距地面高 为h，卫星质量为m，试求卫星运动的线速度v， 角速度ω与周期T。
随h的增大
v减小
ω减小
T增大
二、宇宙速度 讨论 高轨道上运行的卫星速度小，是否发射 也容易呢？ 这就需要看卫星的发射速度，而不是运行速度。 问题？发射速度与运行速度有什么关系？ 分析 当在地面附近绕地球运行， 轨道半径r即为地球半径R
G
Mm R2
=
mV 2 R
v=
GM R
或v =
gR
二、宇宙速度 1、第一宇宙速度
计算 地球半径R=6400km，地球质量M=5.98×1024kg
v = GM = 7.9km / s R
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——第一宇宙速度 要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星， 发射速度必须大于7.9km/s 最小发射速度 最大环绕速度 （半径最小时）
红”1号，中国第一颗人 计划返回地面；中国是第三
造卫星。中国是第五个 个掌握卫星回收技术的国家。
能自行发射卫星的国家。
三、梦想成真
中国航天
风云一号
风云二号
中国首颗气象卫星；中国是第三个独立 研制并发射太阳同步轨道卫星的国家。
三、梦想成真
中国航天
1984年，试验通信卫 星：“东方红”2号， 标志着中国是世界上 第5个能发射地球静 止轨道卫星的国家。
5 第六章 万有引力与航天 宇宙航行
知道了行星的运动规律，学习了万有引力定律
我们将要讨论的问题：
为什么宇宙飞船能 登上月球？
为什么飞船能像月亮那样围绕地球旋转？ 飞船在什么条件下能挣脱地球的束缚？
时至今日，数千颗人造卫星正在按照 万有引力定律为它们“设定”的轨道绕地 球运转着。牛顿发现的万有引力定律取得 了如此辉煌的成就，以至于阿波罗8号从 月球返航的途中，当地面控制中心问及 “是谁在驾驶”的时候，指令长这样回答： “我想现在是牛顿在驾驶。”
注意：发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫 星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。 如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引 力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
三、梦想成真
世界航天
•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
三、梦想成真
世界航天
1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。当时，上 亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗，他在月球上迈 出了一小步，确是人类迈出的一大步。
三、梦想成真
1984年4月12日，第 一架航天飞机哥伦比 亚号发射成功。
航天飞机资料：可重复使 用的用运载火箭发射的飞 行器，用于进入地球轨道， 在地球与轨道航天器之间 运送人员和物资，并滑翔 降落于地面。
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？卫星云的线 速度是多少？
三、梦想成真
几年之后，1961 年4月12日苏联空军少 校加加林进入了东方一 号载人飞船。实现了人 类第一次进入太空。他 的非凡勇气，鼓舞了更 多人为航天事业奋斗。
世界航天
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。
二、宇宙速度 1、第一宇宙速度
计算 人造卫星在地球表面做圆周运动的周期
Mm 4π2 G R2 = m T 2 R
Mm mg = G
R2
或：T = 2π R =84.6min v
T = 2π R g
=84.6min 最小周期
二、宇宙速度
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。
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 1、牛顿对人造卫星原理的描绘。
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。
二、宇宙速度
3、第三宇宙速度
大小：v=16.7km/s 意义：以这个速度发射，物 体刚好能摆脱太阳引力的束 缚而飞到太阳系以外，也叫 逃逸速度。
2、人造卫星绕地球运行的动力学原因。
造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作 用，人造卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供。
3、人造卫星的运行速度。
设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半 径为r，由于万有引力提供向心力，则
Mm v2
G
r2
=m r
v = GM r
讨论 线速度、角速度和周期与轨道半径的天文望远镜。它上面 的广角行星相机可拍摄到几十到上百个恒星照片，其清晰度是地 面天文望远镜的10倍以上，其观测能力等于从华盛顿看到1.6万 千米外悉尼的一只萤火虫。
三、梦想成真 中国航天
1975年，返回式遥感卫星，
1970年， “东方
中国第一颗返回式卫星，用 于对地观测，运行三天后按
通信卫星
中国航天
三、梦想成真 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，又叫通讯卫星。
三、梦想成真
同步卫星
同步卫星有以下几个特点：
中国航天
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