宇宙航行—人教版高中物理必修二课件
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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
人教版高中物理必修二6.5 宇宙航行公开课教学课件共38张PPT
1.世界航天史 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。
探究问题7：
看书“梦想成真”这块内容，了解航天史上还 有哪些值得我们记住的重大事件？
三、梦想成真
1.世界航天史
1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。 阿姆斯特朗走出登月舱，在月球上迈出了一小步， 却是人类迈出的一大步。
月球探测器发射成功。
爱因斯坦曾说过：“一个人最完美和最强烈的情 感来自面对不解之谜”。
课堂小结：
宇 宙 航 2.宇宙速度 行 3.梦想成真
1.牛顿的设想 第一宇宙速度（环绕速度）
v1=7.9km/s 第二宇宙速度（逃逸速度） v2=11.2km/s
第三宇宙速度（脱离速度） v3=16.7km/s
它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度22009年5月航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后在a点从圆形轨道进入椭圆轨道b为轨道上的一点如图所示关于航天飞机的运动下列说法中正确的有a
6.5 宇宙航行
歌曲：加油，去宇宙
6.5 宇宙航行
学习目标：
1.了解牛顿关于人造地球卫星的最初构想。 2.会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题 。 3.知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一 宇宙速度。 4.通过实例，了解人类对太空的探索历程，感受 人类对客观世界不断探究的精神和情感。
GM v r
二、宇宙速度
1.第一宇宙速度（v=7.9km/s）：
(1)定义：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运 动的速度。
（2）第一宇宙速度的理解： 第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度， 也是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度。
探究问题7：
看书“梦想成真”这块内容，了解航天史上还 有哪些值得我们记住的重大事件？
三、梦想成真
1.世界航天史
1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。 阿姆斯特朗走出登月舱，在月球上迈出了一小步， 却是人类迈出的一大步。
月球探测器发射成功。
爱因斯坦曾说过：“一个人最完美和最强烈的情 感来自面对不解之谜”。
课堂小结：
宇 宙 航 2.宇宙速度 行 3.梦想成真
1.牛顿的设想 第一宇宙速度（环绕速度）
v1=7.9km/s 第二宇宙速度（逃逸速度） v2=11.2km/s
第三宇宙速度（脱离速度） v3=16.7km/s
它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度22009年5月航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后在a点从圆形轨道进入椭圆轨道b为轨道上的一点如图所示关于航天飞机的运动下列说法中正确的有a
6.5 宇宙航行
歌曲：加油，去宇宙
6.5 宇宙航行
学习目标：
1.了解牛顿关于人造地球卫星的最初构想。 2.会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题 。 3.知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一 宇宙速度。 4.通过实例，了解人类对太空的探索历程，感受 人类对客观世界不断探究的精神和情感。
GM v r
二、宇宙速度
1.第一宇宙速度（v=7.9km/s）：
(1)定义：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运 动的速度。
（2）第一宇宙速度的理解： 第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度， 也是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度。
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。
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)
7.4宇宙航行—人教版高中物理必修第二册课件(共30张PPT)
11km/s D.
1
81 4 (1)“同步”的含义就是和地面保持相对静止，它在轨道上跟着地球自西向东同步地做匀速圆周运动。
五、载从航天与宇宙探索
7.9km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为。 要保证稳定通畅的通讯，需要同步卫星进行信号的传递！
4km/s B. 静止轨道同步卫星可以定位于北京的上空
2005年10月12日神州六 费俊龙 、聂海胜
2008年9月25日神州七号 翟志刚、刘伯明、景海鹏
第一宇宙速度 卫星的分类
【小结】 定义 计算 近地卫星 同步卫星
三、第三宇宙速度（逃逸速度）
其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星. 已知某星球的质量是地球质量的81倍，半径是地球半径的9倍.
GMm ma 1．了解人造卫星的有关知识； r2
a
GM r2
GMm r2
m r
2
T
2
T
4 2r 3
GM
2.近地卫星 (1)v1＝7.9 km/s；T≈85 min.
m r 可得，同步卫星离地面高度为
9km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为。
v
GM r
轨道半径r越大，线速度w越小
其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星.
GM ⑤定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小也不变.
GM r m m r r 21例9k27m0/年s如时4图，月所物2示体42，日绕中，地国我球北国运斗第行卫一的星颗轨导人迹航造是系地椭统球圆是卫，中2星且国“在东自轨方行道红研不1制同号的点”全发速球射度卫成一星功般导，不航开同系创. 统了.中国航天史的新3纪元。
③定高度：由
GMm
R h2
1
81 4 (1)“同步”的含义就是和地面保持相对静止，它在轨道上跟着地球自西向东同步地做匀速圆周运动。
五、载从航天与宇宙探索
7.9km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为。 要保证稳定通畅的通讯，需要同步卫星进行信号的传递！
4km/s B. 静止轨道同步卫星可以定位于北京的上空
2005年10月12日神州六 费俊龙 、聂海胜
2008年9月25日神州七号 翟志刚、刘伯明、景海鹏
第一宇宙速度 卫星的分类
【小结】 定义 计算 近地卫星 同步卫星
三、第三宇宙速度（逃逸速度）
其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星. 已知某星球的质量是地球质量的81倍，半径是地球半径的9倍.
GMm ma 1．了解人造卫星的有关知识； r2
a
GM r2
GMm r2
m r
2
T
2
T
4 2r 3
GM
2.近地卫星 (1)v1＝7.9 km/s；T≈85 min.
m r 可得，同步卫星离地面高度为
9km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为。
v
GM r
轨道半径r越大，线速度w越小
其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星.
GM ⑤定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小也不变.
GM r m m r r 21例9k27m0/年s如时4图，月所物2示体42，日绕中，地国我球北国运斗第行卫一的星颗轨导人迹航造是系地椭统球圆是卫，中2星且国“在东自轨方行道红研不1制同号的点”全发速球射度卫成一星功般导，不航开同系创. 统了.中国航天史的新3纪元。
③定高度：由
GMm
R h2
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）
7.4宇宙航行-人教版高中物理必修第二册课件(共21张PPT)
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- - - - -当速度足 够大时, 物体就围绕地 球旋转,成为一颗人造 卫星
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7.4 宇宙航行
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课前回顾
万有引力：
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宇宙速度 1、第一宇宙速度
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。
在地球上，卫星的最小发射速度
v1 7.9km / s （小于该速度则发射不成功）
轨道：贴着地球表面（附近）转动的速度
被称为：地球的第一宇宙速度
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计算：贴着地球表面转 动的那颗卫星，它的速 度是多少？
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。
高中物理人教版必修二6.5-宇宙航行 ppt课件 26页
R
法二：在地面附近，重力提供 物体作圆周运动的向心力
思考:向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个难
度大？哪个需要的发射速度大？为什么？
高轨道卫星与—近—地因卫为星向相高比轨哪道个发运射行卫速星度，大火？为什么？
发注射意G 速：度人M 造指r卫被2m星发箭做卫的射要 的 星发物克功比射m 体服多向速离地。低v度开r球所轨与2地引以道运面力向发行时对高射速的它轨卫度v速的道星是度引发难两力 射 。个G 不同rM的概念
2．在绕地球做匀速圆周运动的太空实验 室内，下列仪器中不能正常使用的是 A．弹簧秤 B．天平 C．酒精温度计 D．秒表
（3）离地面越高，角速度越 小
（4）离地面越高，周期越
大
（5）离地面越高，向心加速度越
Mm G r 2 man
G
Mm r2
m
v2 r
M an G r2
GM vrΒιβλιοθήκη GMm r2
m 2r
G
Mm r2
m( 2
T
)2 r
GM r3
T 2 r 3
GM
小
1 an r 2
v 1 r
第二宇宙速度——11.2km/s （脱离速度）
当物体的发射速度等于或大于11.2km/s时， 物体就会挣脱地球引力的束缚，不再绕地球运行， 而是绕太阳运行。
第三宇宙速度 ——16.7 km/s
（逃逸速度）
zxxkw
如果物体的发射速度等于或大于16.7km/s时， 物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外 的宇宙空间去。
P
总结：
发射速度v
运动情况
v﹤7.9km/s
物体落回地面
法二：在地面附近，重力提供 物体作圆周运动的向心力
思考:向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个难
度大？哪个需要的发射速度大？为什么？
高轨道卫星与—近—地因卫为星向相高比轨哪道个发运射行卫速星度，大火？为什么？
发注射意G 速：度人M 造指r卫被2m星发箭做卫的射要 的 星发物克功比射m 体服多向速离地。低v度开r球所轨与2地引以道运面力向发行时对高射速的它轨卫度v速的道星是度引发难两力 射 。个G 不同rM的概念
2．在绕地球做匀速圆周运动的太空实验 室内，下列仪器中不能正常使用的是 A．弹簧秤 B．天平 C．酒精温度计 D．秒表
（3）离地面越高，角速度越 小
（4）离地面越高，周期越
大
（5）离地面越高，向心加速度越
Mm G r 2 man
G
Mm r2
m
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M an G r2
GM vrΒιβλιοθήκη GMm r2
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G
Mm r2
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T
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GM r3
T 2 r 3
GM
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v 1 r
第二宇宙速度——11.2km/s （脱离速度）
当物体的发射速度等于或大于11.2km/s时， 物体就会挣脱地球引力的束缚，不再绕地球运行， 而是绕太阳运行。
第三宇宙速度 ——16.7 km/s
（逃逸速度）
zxxkw
如果物体的发射速度等于或大于16.7km/s时， 物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外 的宇宙空间去。
P
总结：
发射速度v
运动情况
v﹤7.9km/s
物体落回地面
《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；
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③轨道半径（高度）一定 ④速度大小一定
3.08km/s
赤道平面 24h 3.6×107m
⑤向心加速度的大小一定
⑥运转方向一定 自西向东
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
1、为什么必须在赤道平面上？
高轨低速长周期
轨道越低，速度越快
1、近地卫星： 指卫星轨道半径近似等于地球半 径，即贴近地表，环绕速度为第 一宇宙速度：
=7.9km/s
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
2、同步卫星： 指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球转，同步 地球做匀速圆周运动，其周期T=24h。
2、所示为卫星发射过程的示意图，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
一次点火，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，则当卫星分别在1、2、3轨道上正
常运行时，以下说法中正确的是 A、卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
同步卫星的用途：主要用于通信，故也称通信卫星。 3颗同步卫星可实现全球覆盖
为了同步卫星之间不相互 干扰，大约3°左右才能放置 一颗同步卫星，也就是说，地 球上空只能放下120颗同步卫 星。截止2020年，已发射117 颗。 3、其他卫星：极地卫星，气象卫星等。
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
四、航天器中的失重现象
1、发射和回收阶段
发射
加速上升
超重
回收
减速下降
2、沿圆轨道正常运行
只受重力
a=g
超重 完全失重
与重力有关的现象全部消失
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。
极地轨道 赤道轨道
一般轨道 同步轨道
所有卫星的轨道平面都过地心！
下图四条轨道中不能作为卫星轨道 的是哪一条？
赤道轨道
所有卫星的轨道 平面都过地心！
二、人造地球卫星的分类 6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物理必修二课件(共24张PPT)
思考：众多人造地球卫星中，哪些卫星转动最快？
课堂练习
1、人造地球卫星的轨道半径越大，则
( BC ) A、速度越小，周期越小
B、速度越小，加速度越小
C、加速度越小,周期越大
D、角速度越小,加速度越大
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
天平 弹簧秤测重力
液体压强计
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
从图中可看出在奔月之前至少要经历几次点火？
4
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
6.5宇宙航行
（第二课时）
你知道嫦娥如何飞向月球的吗？
一、人造地球卫星的轨道
卫星绕地球做匀速圆周运动时，是地球的引力提供 向心力，卫星受到地球的引力方向指向地心，而做圆 周运动的向心力方向始终指向圆心，所以卫星圆周运 动的圆心和地球的地心重合。这样就存在三类人造地 球卫星轨道： ①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤 道上方； ②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通 过两极上空；
因为高轨低速长周期：t;v3
③在轨道相切点看轨迹— —速度内大小外。
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
为什么航天器会处于失重状态？
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
v=7.9km/s
T=84分钟
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。………..
三、人造地球卫星的发射、变轨与回收
变轨的原理——与离心运动类似
v
m
F引<F向
升入高轨
F引>F向
F引
w
因为:（1）同步卫星与地球自转同
步必须自西向东转；
（2）万有引力提供做向心力,圆心
O
就是地心.
所以:同步卫星轨道平面必定在赤道平面上。
2、为什么高度一定？
万有引力提供做向心力
由:
G
Mm (R h)2
m
4 2
T2
(R h)
得:
h3
GMT 2
4 2
R
h r R 3.6107m 3.6104km
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
近地卫星 同步卫星 月球 三者比较
同 步 卫 星
h=3.6×107m r=4.2×107m v=3.08km/s T=24h
月球
h=3.8×108m r≈3.8×108m v=1km/s
T=27天
近
地
卫
h≈0
星
r=6.4×106m
降入低轨
（回收）
F引=F向
M
F引
G
Mm r2
F向
m
v2 R
点火加 速到v2
v2
v1 卫星在圆
形轨道内 匀速运行
点火加 速到v4
v4
v3
F引
v减
少
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
变轨要点
①在轨道相切点，万有引力相同，加速度相同
②速度关系:
因为点火加速：v2>v1，v4>v3
所有的同步卫星只能分布在赤道正上方的一个确 定轨道，即同步卫星轨道平面与赤道平面重合。
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
关于同步卫星的六个“一定”
①轨道平面一定 ②周期与角速度一定
3.08km/s
赤道平面 24h 3.6×107m
⑤向心加速度的大小一定
⑥运转方向一定 自西向东
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
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1、为什么必须在赤道平面上？
高轨低速长周期
轨道越低，速度越快
1、近地卫星： 指卫星轨道半径近似等于地球半 径，即贴近地表，环绕速度为第 一宇宙速度：
=7.9km/s
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
2、同步卫星： 指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球转，同步 地球做匀速圆周运动，其周期T=24h。
2、所示为卫星发射过程的示意图，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
一次点火，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，则当卫星分别在1、2、3轨道上正
常运行时，以下说法中正确的是 A、卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
同步卫星的用途：主要用于通信，故也称通信卫星。 3颗同步卫星可实现全球覆盖
为了同步卫星之间不相互 干扰，大约3°左右才能放置 一颗同步卫星，也就是说，地 球上空只能放下120颗同步卫 星。截止2020年，已发射117 颗。 3、其他卫星：极地卫星，气象卫星等。
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
四、航天器中的失重现象
1、发射和回收阶段
发射
加速上升
超重
回收
减速下降
2、沿圆轨道正常运行
只受重力
a=g
超重 完全失重
与重力有关的现象全部消失
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。
极地轨道 赤道轨道
一般轨道 同步轨道
所有卫星的轨道平面都过地心！
下图四条轨道中不能作为卫星轨道 的是哪一条？
赤道轨道
所有卫星的轨道 平面都过地心！
二、人造地球卫星的分类 6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物理必修二课件(共24张PPT)
思考：众多人造地球卫星中，哪些卫星转动最快？
课堂练习
1、人造地球卫星的轨道半径越大，则
( BC ) A、速度越小，周期越小
B、速度越小，加速度越小
C、加速度越小,周期越大
D、角速度越小,加速度越大
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
天平 弹簧秤测重力
液体压强计
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
从图中可看出在奔月之前至少要经历几次点火？
4
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
6.5宇宙航行
（第二课时）
你知道嫦娥如何飞向月球的吗？
一、人造地球卫星的轨道
卫星绕地球做匀速圆周运动时，是地球的引力提供 向心力，卫星受到地球的引力方向指向地心，而做圆 周运动的向心力方向始终指向圆心，所以卫星圆周运 动的圆心和地球的地心重合。这样就存在三类人造地 球卫星轨道： ①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤 道上方； ②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通 过两极上空；
因为高轨低速长周期：t;v3
③在轨道相切点看轨迹— —速度内大小外。
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
为什么航天器会处于失重状态？
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
v=7.9km/s
T=84分钟
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。………..
三、人造地球卫星的发射、变轨与回收
变轨的原理——与离心运动类似
v
m
F引<F向
升入高轨
F引>F向
F引
w
因为:（1）同步卫星与地球自转同
步必须自西向东转；
（2）万有引力提供做向心力,圆心
O
就是地心.
所以:同步卫星轨道平面必定在赤道平面上。
2、为什么高度一定？
万有引力提供做向心力
由:
G
Mm (R h)2
m
4 2
T2
(R h)
得:
h3
GMT 2
4 2
R
h r R 3.6107m 3.6104km
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
近地卫星 同步卫星 月球 三者比较
同 步 卫 星
h=3.6×107m r=4.2×107m v=3.08km/s T=24h
月球
h=3.8×108m r≈3.8×108m v=1km/s
T=27天
近
地
卫
h≈0
星
r=6.4×106m
降入低轨
（回收）
F引=F向
M
F引
G
Mm r2
F向
m
v2 R
点火加 速到v2
v2
v1 卫星在圆
形轨道内 匀速运行
点火加 速到v4
v4
v3
F引
v减
少
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
变轨要点
①在轨道相切点，万有引力相同，加速度相同
②速度关系:
因为点火加速：v2>v1，v4>v3
所有的同步卫星只能分布在赤道正上方的一个确 定轨道，即同步卫星轨道平面与赤道平面重合。
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
6.5 宇宙航行（第二课时）—人教版高中物 理必修 二课件( 共24张 PPT)
关于同步卫星的六个“一定”
①轨道平面一定 ②周期与角速度一定