宇宙航行—人教版高中物理必修二课件
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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
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
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？
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
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？
因为高轨低速长周期：v1>v4
v2>v1>v4>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)
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
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
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)
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）
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；
Leabharlann Baidu
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)
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
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)
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。
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
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
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？
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
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？
因为高轨低速长周期：v1>v4
v2>v1>v4>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)
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
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
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)
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）
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；
Leabharlann Baidu
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)
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
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)
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。