6.5宇宙航行ppt
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高中物理人教版必修二6.5宇宙航行课件(共43张PPT)
人类遨游太空回顾
• 尼尔·阿姆斯特朗 巴兹·奥尔德林
• 1969年7月20日，美 国宇航员巴兹·奥尔德 林（如图）和尼尔·阿 姆斯特朗（头盔中影 像）乘“阿波罗”11 号飞船首次登上月球。
人类遨游太空回顾
• 布鲁斯·麦坎德利斯
• 1984年6月7日，美国 航天飞机“挑战者” 号宇航员布鲁斯·麦坎 德利斯使用载人机动 装置，离开航天飞机 320英尺，完成了人类 首次无安全索太空行 走
D.它是卫星在椭圆轨道上运行时在远地点的 速度
5.把卫星绕地球的运动看做匀速圆
周运动,则离地球越远的卫星( BCD )
A.周期越小
B.线速度越小
C.角速度越小 D.受到的地球引
力越小
6、发射一颗绕地球做圆周运动
的人造卫星,如果它的轨道半径是
地球4倍,它的轨道速度是第一宇
宙速度的多少倍？
解:万有引力提供卫星做圆周运动的向心力 根据牛顿第二定律有
小结：
一、牛顿的设想 ----发射人造卫星 二、卫星的动力学方程 F万 = F向 三、宇宙速度：
第一宇宙速度（环绕速度）： V 7.9km / s 1
第二宇宙速度（脱离速度）： V 11.2km / s 2
会推导，理解它是 最小的发射速度， 最大的环绕速度
第三宇宙速度（逃逸速度）： V 16.7km / s 3
G
Mm r2
答：低轨道上的运行速度大，因为卫星离地心越近 （r越小），它的运行速度就越大。
3.发射速度和运行速度是同一个速度吗？ 答：不是。 运行速度： 指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。 发射速度：
指被发射物在地面附近离开发射装置时的速v度发射。
v环绕
人教版物理必修二课件6.5 ：宇宙航行 (共23张PPT)
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。
对同步卫星：其r、 v、ω、T 、均为定值
计算同步卫星高度
由万有引力提供向心力
Mm
4 2
G (R h)2 m T 2 (R h)
h3
GMT 2
4 2
R 3.6 107 m
同步通讯卫星轨道半径： R h 4.2107 m
同步卫星的线速度
解：由G万M有m引力 提m供 2向心力 故 :
r2
r
由此解出:
GM 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 r
6.67
1011 6.0 4.2 107
1024
m
/
s
3.1103
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）
中国航天史
1970年， “东方红”1号， 中国第一颗人造卫星。中国是 第五个能自行发射卫星的国家。
1975年，返回式遥感卫星， 中国第一颗返回式卫星，用 于对地观测，运行三天后按 计划返回地面；中国是第三 个掌握卫星回收技术的国家。
思考：卫星运动的线速度、角速度 和周期与轨道半径的关系呢？
即：人造卫星的运动有何规律？
F
(1)
由
G
M地m卫 r2
m卫
v2 r
得:v
GM地 r
V
(2)
由G
M地m卫 r2
m卫2r得:
GM地 r3
对同步卫星：其r、 v、ω、T 、均为定值
计算同步卫星高度
由万有引力提供向心力
Mm
4 2
G (R h)2 m T 2 (R h)
h3
GMT 2
4 2
R 3.6 107 m
同步通讯卫星轨道半径： R h 4.2107 m
同步卫星的线速度
解：由G万M有m引力 提m供 2向心力 故 :
r2
r
由此解出:
GM 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 r
6.67
1011 6.0 4.2 107
1024
m
/
s
3.1103
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）
中国航天史
1970年， “东方红”1号， 中国第一颗人造卫星。中国是 第五个能自行发射卫星的国家。
1975年，返回式遥感卫星， 中国第一颗返回式卫星，用 于对地观测，运行三天后按 计划返回地面；中国是第三 个掌握卫星回收技术的国家。
思考：卫星运动的线速度、角速度 和周期与轨道半径的关系呢？
即：人造卫星的运动有何规律？
F
(1)
由
G
M地m卫 r2
m卫
v2 r
得:v
GM地 r
V
(2)
由G
M地m卫 r2
m卫2r得:
GM地 r3
课件5：6.5 宇宙航行
15
区分概念
人造卫星的发射速度： 指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射
后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不 能小于第一宇宙速度。 人造卫星的运行速度：
指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。 当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度， 当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇 宙速度。
16
同步卫星
所谓同步卫星，是相对于地面静止的，和地球 具有相同周期的卫星，T=24 h，同步卫星必须位于赤 道上方距地面高h处，并且h是一定的。同步卫星也叫 通讯卫星。
由
Mm G (R h)2
m( 2 )2 (R h)
T
3
h=
GMT2 4p 2
-
R
得： h 3.6107 m
17
同步卫星
❖ 同步卫星周期T、角速度与地球自转的相同
第六章 万有引力与航天
❖ 第五节 宇宙航行
1
踏人 向类 广已 阔经 的将 宇脚 宙步
2
人类对未知太空的探索永不止歇
3
中国的航天事业飞速发展圆了飞天之梦
4
知识回顾 上节课我们学习了用万有引力定律计算天体的质量， 请同学们回忆其推导过程。
G
Mm r2
m
2r
2
T
G
Mm r2
4 2mr
T2
M
4 2r 3
❖ 离地秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类
自古以来的梦想。 19世纪中叶的俄罗斯
学者齐奥尔科夫斯基指出， 利用喷气推进的多级火箭， 是实现太空飞行最有效的 工具。
19
1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星在 苏联发射成功。
区分概念
人造卫星的发射速度： 指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射
后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不 能小于第一宇宙速度。 人造卫星的运行速度：
指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。 当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度， 当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇 宙速度。
16
同步卫星
所谓同步卫星，是相对于地面静止的，和地球 具有相同周期的卫星，T=24 h，同步卫星必须位于赤 道上方距地面高h处，并且h是一定的。同步卫星也叫 通讯卫星。
由
Mm G (R h)2
m( 2 )2 (R h)
T
3
h=
GMT2 4p 2
-
R
得： h 3.6107 m
17
同步卫星
❖ 同步卫星周期T、角速度与地球自转的相同
第六章 万有引力与航天
❖ 第五节 宇宙航行
1
踏人 向类 广已 阔经 的将 宇脚 宙步
2
人类对未知太空的探索永不止歇
3
中国的航天事业飞速发展圆了飞天之梦
4
知识回顾 上节课我们学习了用万有引力定律计算天体的质量， 请同学们回忆其推导过程。
G
Mm r2
m
2r
2
T
G
Mm r2
4 2mr
T2
M
4 2r 3
❖ 离地秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类
自古以来的梦想。 19世纪中叶的俄罗斯
学者齐奥尔科夫斯基指出， 利用喷气推进的多级火箭， 是实现太空飞行最有效的 工具。
19
1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星在 苏联发射成功。
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。
6.5宇宙航行.ppt
T=86400s,M=5.98x1024kg,R=6.37x106m解得h=3.58×107m 定义：所谓地球同步卫星是指与地球自转同步,相对于地 面静止的人造卫星. 特点： 1.角速度、周期(T=24h)是恒量与地球自转相同.
2.轨道一定在赤道平面上.
3.距地面高度一定(h=3.6×107m)
思考：近地卫星A、同步卫星B和 赤道上的物体C的运动参数比较 结论：r赤= r近< r同
一.宇宙速度：
1.第一宇宙速度：
人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运 动所必须具有的速度，叫做第一宇宙速度。 （让物体不会落回地面的最小的发射速度，也 称环绕速度）
地面附近 r=R
GM R gR 2 R
Mm V G m R R
2
2
得V 或V
6.67 1011 5.98 1024 m / s 7.9km / s 6 6.37 10 gR
例.嫦娥二号”绕月探测器在半径R1为 的轨道上运行,变轨后半径为R2 ，探测 器环绕月球做圆周运动,且R1>R2则变轨 后探测器的( BD )
、
A、线速度变小
C、周期变大
B、角速度变大
D、向心加速度变大
思考：人造地球卫星运行的最小半径为多少？ 最大速度为多少？最小运行周期为多长时间？
rmin=6400km vmax=7.9km/s Tmin= 84分钟
2
3
（2）环绕天体的周期 T随轨道半径r 的增大而增大
小结：
二.环绕天体的V、ω、T与
r 的关系：
GM 1、an 2 , an随r的增大而减小 . r GM 2、v , v随r的增大而减小 . r
3、
GM , 随r的增大而减小 . 3 r
课件3：6.5 宇宙航行
力近似等于万有引力．在地球表面，m0g＝GMR2m0； 在月球表面，m0g′＝Gmr2m0. 由以上两式得 g′＝1861g. 由于地球表面第一宇宙速度 v1＝ gR＝7.9 km/s. 则月球表面 v′＝ g′r＝ 8116g×14R＝29 gR≈ 1.8 km/s.
答案：B
名师归纳：处理天体运动问题，就要明确天体表面重力加 速度、第一宇宙速度及天体质量与半径的关系，熟练运用这些 关系去解决问题．
v＝ GrM，由题图可以看出卫星的轨道半径 rC>rB>rA，故
可以判断出 vA>vB>vC，选项 A 错误．
因不知三颗人造地球卫星的质量关系，故无法根据 F＝
GMr2m判断它们与地球间的万有引力的大小关系，选项 B 错误．
由 GMr2m＝mω2r 得 ω＝
GM r3
，又
rC>rB>rA，所以
ωA>ωB>ωC，选项 C 正确．
卫星的绕行速度v≤7.9 km/s，即7.9 km/s是卫星绕地球做圆 周运动的最大速度，即卫星紧“贴”地面的环绕速度．
尝试应用
2．关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是( ) A．它是人造地球卫星绕地球运转的最小速度 B．它是人造卫星在近地圆形轨道上的远行速度 C．它是能使卫星进入近地轨道的最小发射速度 D．它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度 解析：第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，也是卫星环 绕地球做圆周运动的最大速度，离地越远，速度越小．卫星沿 椭圆轨道运行时，在近地点做离心运动，说明在近地点的速度 大于环绕速度． 答的半径约为地球半径的 1 ，地
81
4
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
速率约为( )
6.5 宇宙航行(共35张PPT)
RED
2、中国的航天成就
1970年4 月24日我 国第一颗 人造卫星 升空
RED
2003年10 月15日神 舟五号 杨利伟
RED
2005年10 月12日神 舟六号费 俊龙聂海 胜
RED
2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功
RED
2008年9月 25日神舟 七号翟志 刚刘伯明 景海鹏
2 2
11
v1
GM R
6.6710 5.8910 6.37106
11
24
m / s 7.9km / s
宇宙速度
GM v1 7.9km / s R
RED
1、第一宇宙速度： (环绕速度） 人造卫星
V3=16.7km/s V2=11.2km/s
法二：v1 gR 7.9km / s
r v ω T a “全部固定”
RED
地球同步卫星的运行特征
可概括为四个一定 ①定轨道平面,其运行轨道平面在赤道平面内； ②定周期,即运行周期等于地球自转周期（24 h） ③定高度，即离地面高度一定（h=36000 km） ④定速度，即运行速度一定（v≈3.1km/s）
RED
、同步卫星的应用：主要用于通信
万有引力相同
RED
·
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
1、如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至近地圆
RED
轨道1，然后经点火使其沿椭圆轨道2运行；最后再次点火 将其送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于P点，2、3相切于 Q点。当卫星分别在1、2、3上正常运行时，以下说法正确 的是（ BD ） A、在轨道3上的速率大于1上的速率 B、在轨道3上的角速度小于1上的角速度 3 C、在轨道2上经过Q点时的速率等于 2 在轨道3上经过Q点时的速率 1 D、在轨道1上经过P点时的加速度 · P Q 等于在轨道2上经过P点时的加速度
高中物理必修二6.5 宇宙航行 课件 (共14张PPT)
•8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不 能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。 2021/11/222021/11/222021/11/222021/11/22
同步卫星
T=27天
近
地
卫
h≈0
星
r=6.4×106m
v=7.9km/s
T=84分钟
凡是人造卫星的问题都可从下列关 系去列运动方程，即:
重力=万有引力=向心力
mg=G Mm m v2
r2
r
式 中 ： rRh g是 高 空 h处 的 重 力 加 速 度
极地轨道
倾斜 轨道
同步 轨道
赤道轨道 自转轴
小 结：
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。可 见，空间位置也是一种资源。
近地卫星、同步卫星、月球月三球者比较
同 步 卫 星
h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/s T=24h
h=3.8×108m r≈3.8×108m v=1km/s
3、第三宇宙速度：（逃逸速度）
v316.7km/s→人造恒星
二概念辨析
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。
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。
同步卫星
T=27天
近
地
卫
h≈0
星
r=6.4×106m
v=7.9km/s
T=84分钟
凡是人造卫星的问题都可从下列关 系去列运动方程，即:
重力=万有引力=向心力
mg=G Mm m v2
r2
r
式 中 ： rRh g是 高 空 h处 的 重 力 加 速 度
极地轨道
倾斜 轨道
同步 轨道
赤道轨道 自转轴
小 结：
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。可 见，空间位置也是一种资源。
近地卫星、同步卫星、月球月三球者比较
同 步 卫 星
h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/s T=24h
h=3.8×108m r≈3.8×108m v=1km/s
3、第三宇宙速度：（逃逸速度）
v316.7km/s→人造恒星
二概念辨析
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。
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。
人教版高一物理必修2第六章6.5宇宙航行(共30张PPT)[优秀课件资料]
![人教版高一物理必修2第六章6.5宇宙航行(共30张PPT)[优秀课件资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/451a96b6f61fb7360a4c6524.png)
要与地球同步，卫星的轨道平面必须与赤道平面平行，又由于向 心力是万有引力提供的，卫星轨道的圆心必须是地心。
三、梦想成真 同步卫星有以下几个特点：
5、同步卫星高度固定不变
（Ｒ＋ｈ）
解得高度 ：ｈ＝
v2r23.-14.23177m 0/s3.1k/m s km
T 243600 线速度： 22 3 .1r 4a /s d 7 .3 1 5 0 ra /sd
发射速度： 指被发射 物体离开地面时的速 度。（物体被发射后， 不再受到推力，完全 凭借惯性向前运动。）
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。
展望未来
光子火箭
超光速飞船“千年隼”号 《星球大战》
三、梦想成真
同步卫星
同步卫星有以下几个特点：
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
3、同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度。(ω=ω0) 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。（不可能定点在我国某地上空，为什么？ ）
1969年7月20日，阿波罗 11号将人类送上了月球。
三 梦想成真
2 中国的航天成就
1970年4月24日我国 第一颗人造卫星升空
2007年10月24日嫦娥
一号月球探测器发射 成功
三、梦想成真
伴随着“神舟’五号的发射成功，中国已正式启动“嫦娥工 程”，开始了宇宙探索的新征程．
三、梦想成真 同步卫星有以下几个特点：
5、同步卫星高度固定不变
（Ｒ＋ｈ）
解得高度 ：ｈ＝
v2r23.-14.23177m 0/s3.1k/m s km
T 243600 线速度： 22 3 .1r 4a /s d 7 .3 1 5 0 ra /sd
发射速度： 指被发射 物体离开地面时的速 度。（物体被发射后， 不再受到推力，完全 凭借惯性向前运动。）
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。
展望未来
光子火箭
超光速飞船“千年隼”号 《星球大战》
三、梦想成真
同步卫星
同步卫星有以下几个特点：
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
3、同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度。(ω=ω0) 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。（不可能定点在我国某地上空，为什么？ ）
1969年7月20日，阿波罗 11号将人类送上了月球。
三 梦想成真
2 中国的航天成就
1970年4月24日我国 第一颗人造卫星升空
2007年10月24日嫦娥
一号月球探测器发射 成功
三、梦想成真
伴随着“神舟’五号的发射成功，中国已正式启动“嫦娥工 程”，开始了宇宙探索的新征程．
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；
6.5《宇宙航行》优质优秀课件ppt
6.5《宇宙航行》优质优秀课件ppt在高山上水平抛出物体，初速度越大，运动的情况如何？如果速度再大，又将如何？处理卫星问题：万有引力提供其绕中心天体做匀速圆周运动的向心力在天体表面附近运行r=R由黄金替换式宇宙航行1、牛顿的设想在1687年出版的《自然哲学之数学原理》中，牛顿设想抛出速度很大时，物体就不会落回地面。
一、人造卫星的发射原理设地球质量为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。
推算在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v。
※卫星离地心越远，它运行的速度越小。
近地卫星的速度：（1）第一宇宙速度：v=7.9km／s2、卫星的发射（三种宇宙速度）①地球卫星的最小发射速度②地球卫星的最大环绕速度（2）第二宇宙速度：v＝11.2km／s （3）第三宇宙速度:v＝16.7km／s卫星挣脱地球束缚的最小发射速度卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度赤道轨道极地轨道倾斜轨道3、卫星的运行规律卫星在运行时，所需向心力由地球对它的万有引力提供，所以轨道中心一定是地球球心。
极地轨道一般轨道赤道轨道立体赤道平面问：哪一条轨道中的卫星可能和地球自转同步？相对于地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自西向东同步地做匀速圆周运动。
※特点:(1)角速度,周期(T=24h)与地球相同(2)轨道平面与赤道平面重合(3)距地面高度一定(h=3.6×107m)4、同步卫星※所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上（2）第二宇宙速度：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）（3）第三宇宙速度：v=16.7千米/秒（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）在高山上水平抛出物体，初速度越大，运动的情况如何？如果速度再大，又将如何？。
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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。
对同步卫星：
其r、 v、ω、T 、g 均为 定值
C.
GM R3
v2 mg m v gR
R
GMm R2
m
v2 R
v
GM R
D. GM R
如果速度继续增加，等于或大于 11.2km/s时，它就会克服地球的引力， 永远离开地球，成为绕太阳运动的 一颗人造行星
我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度
(脱离速度)
宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度）人造卫星
人造地球卫星
问题3：卫星的轨道圆心在哪儿？
赤道卫
所有卫星的轨道圆心都在地心上 其他卫星
其他卫星
极地卫星
其他卫星
赤道卫星
赤道卫星
地球同步卫星
问题4：你能否 形象的描述它的轨道？
轨道与赤道重合
卫星位于赤道的正上 方的某一高度
1、只能分布在一个确定的赤道轨道上。
2、周期与地球自转的周期相同:T＝24h。 3、角速度ω与地球的自转角速度相同。 4、离地面高度:h=36000km。
建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动
基本思路1：万有引力提供向心力
G
Mm r2
m
v2 r
v GM r
v
GM R
6.67
×10-11 6.37
××150. 96 8×1024m/s
=7900m/s =7.9km/s
v =7900m/s 是地球卫星的最大运行速度!
二、宇宙速度
1、地面上
来,而围绕地球旋转,成为一
颗人造地球卫星了.这个速 牛顿设想的人造卫星
度应该有多大呢？
原理图
卫星发射的设想
问题1.小球从同一高度做平抛运动，随初速 度的增大，小球的运动有何变化？
问 题 2. 地 球 是 个 球 体 ， 如果抛出速度很大时，我们 还能将地面看作平面吗？
牛顿人造卫星原理图
发射速度v
运动情况
v﹤7.第9k一m宇/s宙速度(环绕) 物体落回地面
v=7.9km/s
物体在地面附近绕地
球做匀速圆周运动
7.9km/s ﹤v﹤11.2km/s 物体绕地球运转，运 第二宇宙速度(脱离） 动轨迹是椭圆。
11.2km/s≦v﹤16.7km/s 物体绕太阳运动
16.7km/s ≦v
物体飞出太阳系
R
6.37 106
程 基本思路2：重力提供向心力
mv2 R
二、人造卫星的运动规律
(1)
由
G M地m卫 r2
m卫
v2 r
得:v
GM地 r
(2)
由G
M地m卫 r2
m卫2r得:
GM地 r3
(3)
由
G
M 地 m卫 r2
m卫
4 2
T2
r得:T
2
r3 GM 地
可见：v、ω、T 与 r 为 一 一对应关系
问题5：如何发射同步卫星？
比较赤道上的某一点、近地卫星、同步 卫星的T、ω、v、a向
特点：
（1）定点在赤道上空 （2）周期与地球自转周期相同 （3）距离地面的高度高度一定（约距地
面36000km） （5）线速度大小 （约为3.1km/s）
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
h
3.6
4 10
5.6倍
R
6.4
3 10
5、线速度: v =3.1km/s。
特点：定轨道、定周期、定角速度、定高度、定线速度
3颗同步卫星可实现全球覆盖
1.同步卫星主要 用于通讯。要 实现全球通讯， 只需三颗同步 卫星即可。
2.为了同步卫星 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。可见， 空间位置也是 一种资源。
, 所 以r
w
4 2r 3
,r T GM
即：越高越慢
Mm G mg
R2
教学目标
一、人造卫星的发射原理 二、宇宙速度 三、人造卫星的运动规律 四、地球同步卫星
一、人造卫星的发射原理
牛顿的设想
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
第三宇宙速度（逃逸）
第一宇宙速度
1、从发射角度分析： 是最小的发射速度 2、从绕行角度分析： 是最大的环绕速度
建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动
3、 基本思路1:万有引力提供向心力 推
GMm R2
m v2 R
导 v GM 6.67 10-11 6.0 1024 7.9km / s
mg 过
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。
v1
GM r
r↗ v↘
近地卫星 v发 v运 其它卫星 v发 >v运
一、人造卫星的发射原理
牛顿设想：抛出速度很大时，物体就不会落加地面
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如何推算？
G
Mm r2
m
v2 r
v GM r
v 1 r
卫星离地心越远，它运行的速度越慢。
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度
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：
地球
V1=7.9km/s
(脱离速度)
→人造行星 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 →人造恒星
6.5 宇宙航行
中 国 人 的 飞 天 梦
外国人的“飞天”梦
课前预习
1.行星运动向心 力的来源和关系 式？
2.v、w、T与轨道
半径r的关系 3、地球表面重力 与万有引力的关 系
m
v2
r
G
Mm r2
m
w2
r
m
4π 2 T2
r
v w T
GM , 所 以r v r
GM r3
基本思路2：重力提供向心力
Mm
v2
mg G
R2
m R
v gR＝ 9.8 6.37106 m / s 7.9km / s
适用于计算任一天体的第一宇宙速度
1. 地球半径为R，质量为M，地面附近的重力加 速度为g，万有引力常量为G，则靠近地面运转的 人造地球卫星环绕速度为（ AD ）
A . Rg
B. R g
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。
对同步卫星：
其r、 v、ω、T 、g 均为 定值
C.
GM R3
v2 mg m v gR
R
GMm R2
m
v2 R
v
GM R
D. GM R
如果速度继续增加，等于或大于 11.2km/s时，它就会克服地球的引力， 永远离开地球，成为绕太阳运动的 一颗人造行星
我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度
(脱离速度)
宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度）人造卫星
人造地球卫星
问题3：卫星的轨道圆心在哪儿？
赤道卫
所有卫星的轨道圆心都在地心上 其他卫星
其他卫星
极地卫星
其他卫星
赤道卫星
赤道卫星
地球同步卫星
问题4：你能否 形象的描述它的轨道？
轨道与赤道重合
卫星位于赤道的正上 方的某一高度
1、只能分布在一个确定的赤道轨道上。
2、周期与地球自转的周期相同:T＝24h。 3、角速度ω与地球的自转角速度相同。 4、离地面高度:h=36000km。
建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动
基本思路1：万有引力提供向心力
G
Mm r2
m
v2 r
v GM r
v
GM R
6.67
×10-11 6.37
××150. 96 8×1024m/s
=7900m/s =7.9km/s
v =7900m/s 是地球卫星的最大运行速度!
二、宇宙速度
1、地面上
来,而围绕地球旋转,成为一
颗人造地球卫星了.这个速 牛顿设想的人造卫星
度应该有多大呢？
原理图
卫星发射的设想
问题1.小球从同一高度做平抛运动，随初速 度的增大，小球的运动有何变化？
问 题 2. 地 球 是 个 球 体 ， 如果抛出速度很大时，我们 还能将地面看作平面吗？
牛顿人造卫星原理图
发射速度v
运动情况
v﹤7.第9k一m宇/s宙速度(环绕) 物体落回地面
v=7.9km/s
物体在地面附近绕地
球做匀速圆周运动
7.9km/s ﹤v﹤11.2km/s 物体绕地球运转，运 第二宇宙速度(脱离） 动轨迹是椭圆。
11.2km/s≦v﹤16.7km/s 物体绕太阳运动
16.7km/s ≦v
物体飞出太阳系
R
6.37 106
程 基本思路2：重力提供向心力
mv2 R
二、人造卫星的运动规律
(1)
由
G M地m卫 r2
m卫
v2 r
得:v
GM地 r
(2)
由G
M地m卫 r2
m卫2r得:
GM地 r3
(3)
由
G
M 地 m卫 r2
m卫
4 2
T2
r得:T
2
r3 GM 地
可见：v、ω、T 与 r 为 一 一对应关系
问题5：如何发射同步卫星？
比较赤道上的某一点、近地卫星、同步 卫星的T、ω、v、a向
特点：
（1）定点在赤道上空 （2）周期与地球自转周期相同 （3）距离地面的高度高度一定（约距地
面36000km） （5）线速度大小 （约为3.1km/s）
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
h
3.6
4 10
5.6倍
R
6.4
3 10
5、线速度: v =3.1km/s。
特点：定轨道、定周期、定角速度、定高度、定线速度
3颗同步卫星可实现全球覆盖
1.同步卫星主要 用于通讯。要 实现全球通讯， 只需三颗同步 卫星即可。
2.为了同步卫星 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。可见， 空间位置也是 一种资源。
, 所 以r
w
4 2r 3
,r T GM
即：越高越慢
Mm G mg
R2
教学目标
一、人造卫星的发射原理 二、宇宙速度 三、人造卫星的运动规律 四、地球同步卫星
一、人造卫星的发射原理
牛顿的设想
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
第三宇宙速度（逃逸）
第一宇宙速度
1、从发射角度分析： 是最小的发射速度 2、从绕行角度分析： 是最大的环绕速度
建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动
3、 基本思路1:万有引力提供向心力 推
GMm R2
m v2 R
导 v GM 6.67 10-11 6.0 1024 7.9km / s
mg 过
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。
v1
GM r
r↗ v↘
近地卫星 v发 v运 其它卫星 v发 >v运
一、人造卫星的发射原理
牛顿设想：抛出速度很大时，物体就不会落加地面
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如何推算？
G
Mm r2
m
v2 r
v GM r
v 1 r
卫星离地心越远，它运行的速度越慢。
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度
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：
地球
V1=7.9km/s
(脱离速度)
→人造行星 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 →人造恒星
6.5 宇宙航行
中 国 人 的 飞 天 梦
外国人的“飞天”梦
课前预习
1.行星运动向心 力的来源和关系 式？
2.v、w、T与轨道
半径r的关系 3、地球表面重力 与万有引力的关 系
m
v2
r
G
Mm r2
m
w2
r
m
4π 2 T2
r
v w T
GM , 所 以r v r
GM r3
基本思路2：重力提供向心力
Mm
v2
mg G
R2
m R
v gR＝ 9.8 6.37106 m / s 7.9km / s
适用于计算任一天体的第一宇宙速度
1. 地球半径为R，质量为M，地面附近的重力加 速度为g，万有引力常量为G，则靠近地面运转的 人造地球卫星环绕速度为（ AD ）
A . Rg
B. R g