高中物理宇宙航行.PPT
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人教版高中物理 宇宙航行 ppt课件
重力、万有引力与向心力的关系
mg0 F引 Fn
FN F引 F引 FN
• 地球表面的物体
（与地球具有相同的ω）
• 两极的物体： • 赤道上的物体：
即：
即：
• 近地卫星：
• 人造地球卫星：
14\15
• 例:设同步卫星离地心距离为r，运行速率为 v1，加速度为a1,地球赤道上的物体随地球 自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为v2， 地球半径为R，则( ) AD
30π/GT 2
• 2、如果地球自转加快，地球赤道上物体的重 量将发生怎样的变化？ 减小 当自转周期等于多少时可使赤道上的物体 飘起来？
1.4小时
连续物或卫星群的判断问题
• 例：根据观察，在土星外层有一个环带，该环带 有星云等物质构成，为了判断环带是土星的连续 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，从而加以确定。 对此下列判断正确的是：（ AD） A.若v与R成正比，则环带是连续物 B.若v与R成正比，则环带是小卫星群 C.若v与R成反比，则环带是连续物 D.若v与R成反比，则环带是小卫星群
_____________________________________________
宇宙航行
内 容
• 一、卫星在轨稳定运行 • 二、宇宙速度 • 三、卫星变轨问题
三、变轨问题
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。………..
发射 ① 近 地 变 轨
②
③
转移轨道
⑤
⑦
⑧ ⑥
④
高中物理课件-第五节 宇宙航行
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。
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
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。
《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。
物理必修二宇宙航行ppt课件
的线速度、角速度、 向心加速度大小关 系？
精选编辑ppt
4
变式训练 1 我国发射的“嫦娥 2 号” 探月卫星的轨道是圆形的，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 月卫星绕月运行的速率约为( )
A．0.4 km/s
B．1.8 km/s
C．11 km/s
D．36 km/s 精选编辑ppt
5
• 2.第二宇宙速度：
•
11.2km/s
• 使卫星挣脱地球引力的 束缚，成为绕太阳运行 的人造行星的最小发射
速度，也称为脱离速度。
精选编辑ppt
• 注意：
•
1.发射速度大于
7.9km/s，而小于
11.2km/s，卫星绕地球
运动的轨迹为椭圆；
代入数值得h= 3.6107m
精选编辑ppt
12
如图6－5－2所示的圆a、b、c，其圆心均在 地球自转轴线上，b、c的圆心与地心重合， 圆b的平面与地球自转轴垂直．对环绕地球 做匀速圆周运动的卫星而言( )
A．卫星的轨道可能为a B．卫星的轨道可能为b C．卫星的轨道可能为c D．同步卫星的轨道一定为 平行于b的某一同心圆
• C．小于7.9 km/s
• D．介于7.9 km/s和16.7 km/s之间
精选编辑ppt
10
• 如图6－2所示，“嫦娥一号”卫星在椭圆轨道Ⅰ
的近地点P处(距地面600 km)，将发动机短时点
火，实施变轨，变轨后卫星进入远地点高度约为
37万km的椭圆轨道Ⅱ，直接奔向月球，则卫星在
近地点变轨后的运行速度( ) • A．小于7.9 km/s • B．大于7.9 km/s，小于11.2 km/s • C．大于11.2 km/s • D．大于11.2 km/s，小于16.7 km/s
精选编辑ppt
4
变式训练 1 我国发射的“嫦娥 2 号” 探月卫星的轨道是圆形的，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 月卫星绕月运行的速率约为( )
A．0.4 km/s
B．1.8 km/s
C．11 km/s
D．36 km/s 精选编辑ppt
5
• 2.第二宇宙速度：
•
11.2km/s
• 使卫星挣脱地球引力的 束缚，成为绕太阳运行 的人造行星的最小发射
速度，也称为脱离速度。
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• 注意：
•
1.发射速度大于
7.9km/s，而小于
11.2km/s，卫星绕地球
运动的轨迹为椭圆；
代入数值得h= 3.6107m
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12
如图6－5－2所示的圆a、b、c，其圆心均在 地球自转轴线上，b、c的圆心与地心重合， 圆b的平面与地球自转轴垂直．对环绕地球 做匀速圆周运动的卫星而言( )
A．卫星的轨道可能为a B．卫星的轨道可能为b C．卫星的轨道可能为c D．同步卫星的轨道一定为 平行于b的某一同心圆
• C．小于7.9 km/s
• D．介于7.9 km/s和16.7 km/s之间
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10
• 如图6－2所示，“嫦娥一号”卫星在椭圆轨道Ⅰ
的近地点P处(距地面600 km)，将发动机短时点
火，实施变轨，变轨后卫星进入远地点高度约为
37万km的椭圆轨道Ⅱ，直接奔向月球，则卫星在
近地点变轨后的运行速度( ) • A．小于7.9 km/s • B．大于7.9 km/s，小于11.2 km/s • C．大于11.2 km/s • D．大于11.2 km/s，小于16.7 km/s
宇宙航行(课件)高一物理(人教版2019必修第二册)
五、举世瞩目的成绩
天问一号
空间实验室
六、中国航天之父——钱学森
钱学森，世界著名科学家，空气动力学家，中 国载人航天奠基人，“中国科制之父”和“火 箭之王”，由于钱学森回国效力，中国导弹、 原子弹的发射向前推进了至少20年。
曾任美国麻省理工学院和加州理工学院教授。 1950年钱学森回国受阻，并受美国方面监禁， 1955年，在毛泽东主席和周恩来总理的争取 下回到中国。
B．b卫星与地心D连．线著名在的单“月位—地时检间验”是扫在过已知的引力常量的数值后才进行的
面积等于c卫星与地心连线在单位时间扫过的面积
C．b、c卫星轨道半径的三次方与运行周期平方之比相等
D．a卫星的运行周期等于d卫星的运行周期
【参考答案】C
课堂练习
【练习6】（多选）我国北斗三号导航卫星共有三种卫星，地面静止轨道
卫星P、倾斜同步轨道卫星Q、中圆轨道卫星M。卫星P与Q的轨道高度相同， M的轨道半径为Q的轨道半径的 3 ，则下列说法正确的是（ ）
5
A．卫A星．在P国、际Q单运位行制中的，线引力关速常于度量引在力相数常同值量上，等下于列两说个法质正量确是的1是kg（的质点）相距1m时万有引力的大小 B．卫星P、Q运C．行计的算不周B．同期在物不体相同间同的相单互位作制用中的，万引有力引常力量时的，数引值力是常相量同的的值是不同的
D．著名的“月—地检验”是在已知引力常量的数值后才进行的
B．所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
C．所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等
D．随飞船运动所需向心力的大小大于在地球表面上所受引力的大小
课堂练习
【练习2】卫星定位导航系统使人们可以更顺利地到达目的地，我国“北
人教版必修第二册课件宇宙航行4(共38张PPT)
16.7km/s.(×) 5.绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s.(× ) 6.无论从哪个星球上发射卫星,发射速度都要大于7.9 km/s.(× )
探究一 宇宙速度 问题情境 已知地球的质量为m地=5.98×1024 kg,近地卫星绕地球做匀 速圆周运动的轨道半径等于地球半径r=R=6.4×106 m,地球 表面附近的重力加速度g取9.8 m/s2.请用两种方法推导地球 的第一宇宙速度史的新纪元.
在地球的周围,有许多卫星在不同的轨道上绕地球转动,如图所示. 1970年4月24日,我国第一颗人造地球卫星—— (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. 阅读教材第60~61页,完成下列问题.
(名称)发射成功,开创了中国航天史的新纪元.
2.阅读教材第59~60页,完成下列问题. (1)第一宇宙速度:v= 7.9 km/s ,在地面附近发射飞行器,如果 速度大于第一宇宙速度而小于11.2 km/s,它会绕地球做椭圆. 运动 . (2)第二宇宙速度:v= 11.2 km/s ,当飞行器的速度等于或者大 于第二宇宙速度时,它会挣脱地球的束缚,成为绕 太阳 运行 的人造行星. (3)第三宇宙速度:v= 16.7 km/s,使卫星挣脱 太阳 束缚的最 小发射速度,也称为逃逸速度.
甲
乙
1.这些卫星运动的向心力都是由什么力提供的?这些卫星的
轨道平面有什么特点?
答案:卫星运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供,所有
卫星的轨道平面都经过地心.
2.这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢?
3.为什么发射速度越大,运行速度反而更小呢?这是否违 反了能量守恒定律?
过程建构 1.地球人造卫星轨道特点. 人造卫星的轨道可以是椭圆轨道,也可以是圆轨道.圆轨道 的圆心都在地心,椭圆轨道其中一个焦点在地心. 2.三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. (3)一般轨道:卫星轨道和赤道成任一角度.
探究一 宇宙速度 问题情境 已知地球的质量为m地=5.98×1024 kg,近地卫星绕地球做匀 速圆周运动的轨道半径等于地球半径r=R=6.4×106 m,地球 表面附近的重力加速度g取9.8 m/s2.请用两种方法推导地球 的第一宇宙速度史的新纪元.
在地球的周围,有许多卫星在不同的轨道上绕地球转动,如图所示. 1970年4月24日,我国第一颗人造地球卫星—— (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. 阅读教材第60~61页,完成下列问题.
(名称)发射成功,开创了中国航天史的新纪元.
2.阅读教材第59~60页,完成下列问题. (1)第一宇宙速度:v= 7.9 km/s ,在地面附近发射飞行器,如果 速度大于第一宇宙速度而小于11.2 km/s,它会绕地球做椭圆. 运动 . (2)第二宇宙速度:v= 11.2 km/s ,当飞行器的速度等于或者大 于第二宇宙速度时,它会挣脱地球的束缚,成为绕 太阳 运行 的人造行星. (3)第三宇宙速度:v= 16.7 km/s,使卫星挣脱 太阳 束缚的最 小发射速度,也称为逃逸速度.
甲
乙
1.这些卫星运动的向心力都是由什么力提供的?这些卫星的
轨道平面有什么特点?
答案:卫星运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供,所有
卫星的轨道平面都经过地心.
2.这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢?
3.为什么发射速度越大,运行速度反而更小呢?这是否违 反了能量守恒定律?
过程建构 1.地球人造卫星轨道特点. 人造卫星的轨道可以是椭圆轨道,也可以是圆轨道.圆轨道 的圆心都在地心,椭圆轨道其中一个焦点在地心. 2.三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. (3)一般轨道:卫星轨道和赤道成任一角度.
物理：6.5《宇宙航行》课件(人教版必修2)
6.5
宇 宙 航 行
二、人造卫星
Mm v G 2 m r r GM v r
GM 3 r
r3 T 2 GM GM a 2 r
2
地球
6.5
宇 宙 航 行
二、人造卫星
思考1：对于绕地球运动的人造卫星： 小 （1）离地面越高，线速度越 大 （2）离地面越高，周期越 小 （3）离地面越高，角速度越 小 （4）离地面越高，向心加速度越 思考2：我们能否发射一颗周期为80min的卫星 吗？
6.5
宇பைடு நூலகம்宙 航 行
三、地球同步卫星
1. 周期 T = 24h 2. 轨道平面在赤道平面内 3. 离地高度h = 36000km 4. r、v、ω、T、an “全部固定”
6.5
宇 宙 航 行
四、梦想成真
谁为人类迈向太空提供科学思想 19世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基（喷气 推进的多级火箭） 第一颗人造地球卫星何时何地发射成功 1957年10月4日苏联 第一艘载人飞船何时何地发射成功 1961年4月12日 苏联 加加林 东方一号载人飞船 人类何时登上月球 1969年7月16日9时32分，美国 阿波罗11号升空，19日进入月球轨 道，20日下午4时17分着陆，10时56分阿姆斯特朗踏上月面
对个人来说，这不过是小小的 一步，但对人类而言，却是巨大飞跃
6.5
宇 宙 航 行
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度 v1=7.9km/s
6.5
宇 宙 航 行
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度 v1=7.9km/s ２、第二宇宙速度 v2=11.2 km/s 3、第三宇宙速度 v3=16.7 km/s
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？
7.4 宇宙航行(共22张PPT)
脱地球束缚的最小发射速度 第三宇宙速度: v＝16.7km／s，是挣脱太阳
束缚的最小发射速度。 ⒉人造地球卫星 3.载入航天与太空探索
整理得 v GM
r
km/s。
vB M BrA 2 vA M ArB 9
vB
2 9
vA
2km
/
s
例2.关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是 （B ）
A.它是C 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、载人航天与太空探索
1957年10月4日，苏联发射 第一颗人造地球卫星。
1961年4月12日苏联空军少校 加加林乘坐东方一号载人飞 船进入太空，实现了人类进 入太空的梦想。
1969年7月20日，阿波罗11 号将人类送上了月球。
我国的航天成就
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
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。
2016年10月19日， 神舟十一号完成与 天宫二号空间站自 动交会对接。
本课小结:
⒈宇宙速度 第一宇宙速度：v＝7.9km／s 是卫星发射
的最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度。 第二宇宙速度：v＝11.2km／s，是卫星挣
m r
整理得 v GM
r
设第一宇宙速度为v1,卫星的轨道速度为
v2
v2 r1 1 v1 r2 2
v2
1 2
v1
练习1.A星球的第一宇宙速度为9km/s，已知B
束缚的最小发射速度。 ⒉人造地球卫星 3.载入航天与太空探索
整理得 v GM
r
km/s。
vB M BrA 2 vA M ArB 9
vB
2 9
vA
2km
/
s
例2.关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是 （B ）
A.它是C 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、载人航天与太空探索
1957年10月4日，苏联发射 第一颗人造地球卫星。
1961年4月12日苏联空军少校 加加林乘坐东方一号载人飞 船进入太空，实现了人类进 入太空的梦想。
1969年7月20日，阿波罗11 号将人类送上了月球。
我国的航天成就
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
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。
2016年10月19日， 神舟十一号完成与 天宫二号空间站自 动交会对接。
本课小结:
⒈宇宙速度 第一宇宙速度：v＝7.9km／s 是卫星发射
的最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度。 第二宇宙速度：v＝11.2km／s，是卫星挣
m r
整理得 v GM
r
设第一宇宙速度为v1,卫星的轨道速度为
v2
v2 r1 1 v1 r2 2
v2
1 2
v1
练习1.A星球的第一宇宙速度为9km/s，已知B
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 ↑)
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．
人教版高中物理必修二 宇宙航行课件 (1)ppt课件
Gm m r2
'
mv r
2
v
v
1 r
Gm r
从上式可以看出:
,
卫星离地心越远，它运行的速度越慢。
近地面的卫星的速度是多少呢？
h=100km，R=6370km
对于靠近地面的卫星，可以认为此时的 r 近似等于地 球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出：
v1
Gm R
6.6710 11 5.8910 24 6.37106
例：两个人造地球卫星，其轨道半 径之比r1:r2=2:1，求(1)向心加速度 之比，(2)线速度之比，（3）角速 度之比，（4）运动周期之比。
2 Mm mv （2） G 2 = r r v1 r2 1 v2 = r1 = 2
GM V= r
例：两个人造地球卫星，其轨道半 径之比r1:r2=2:1，求(1)向心加速度 之比，(2)线速度之比，（3）角速 度之比，（4）运动周期之比。 Mm （3） G 2 =mrω2 r ω1 r23 1 ω2 = r 3 = 8 1 GM ω= r3
人民教育出版社《高中物理必修1》第三章第5节
太阳系
引言
在科学技术欠发达的古代，“嫦娥奔月”只能是美丽的传 说。 1957年10月4日，前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星， 从而开创人类的航天新纪元；1961年4月12日，前苏联成功地 发射了第一艘“东方号”载人飞船，尤里· 加加林成为人类第 一位航天员，揭开了人类进入太空的序幕；1969年7月20日， 美国航天员阿姆特朗和奥尔德林驾驶“阿波罗”11号飞船的登 陆舱降落在月球赤道附近的静海区，首次实现了人类登上月球 的理想…… 人类进入了航天时代。
4π2
h
例、试求赤道上空同步卫星离地面的高度h和线 速度v各是多少？已知地球质量M=6.0×1024kg， 地球的赤道半径R=6.4×106m，引力常量 G=6.67×10-11N•m2/kg2，地球自转周期 T=24h。
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；
高中物理宇宙航行(20张精品ppt课件
神奇的宇宙空间
神奇的宇宙空间
神奇的宇宙空间
神奇的宇宙空间
人造卫星和航天技术
一、宇宙速度 牛顿的科学猜想 牛顿在思考万有 引力定律时就曾想过， 从高山上水平抛出物 体，速度一次比一次 大，落地点就一次比 一次远。如果速度足 够大，物体就不再落 回地面，他将绕地球 运动。
一、宇宙速度 抛出速度至少为多大，物体才不会落回地面而
一、宇宙速度 第一宇宙速度的意义 ①是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动 的速度，也叫做地面附近的环绕速度。 ②即绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度。 ③也是最小发射速度。 利用所学知识， 推导第一宇宙速度的 另一表达式吗？
一、宇宙速度
在地面附近发射飞行器，如果发射速度大于 7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球运行的轨迹 是椭圆。我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度。
二、梦想成真 1957年10月4日苏联第一颗人造地球卫星何 时何地发射成功。
二、梦想成真 1961年4月12日苏联第一艘载人飞船东方一 号成功发射。
二、梦想成真 1992年中国载人航天工程正式启动。2003年 10月15日9时，我国第一艘载人航天器神舟五号 成功发射。
1. “2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙 飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一为 航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后， 于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场。” 根据以上消息，近似地把飞船从发射到降落的全部 运动看做绕地球的匀速圆周运动，试估算神舟五号 绕地球飞行时距地面的高度（已知地球的质量M= 6.0×1024kg，地球的半径R=6.4×103km）
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 地面附近的逃逸速度。 如果人造天体的速度大于11.2km/s而小于16.7 km/s，则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，太阳 就成为该椭圆轨道的一个焦点。
神奇的宇宙空间
神奇的宇宙空间
神奇的宇宙空间
人造卫星和航天技术
一、宇宙速度 牛顿的科学猜想 牛顿在思考万有 引力定律时就曾想过， 从高山上水平抛出物 体，速度一次比一次 大，落地点就一次比 一次远。如果速度足 够大，物体就不再落 回地面，他将绕地球 运动。
一、宇宙速度 抛出速度至少为多大，物体才不会落回地面而
一、宇宙速度 第一宇宙速度的意义 ①是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动 的速度，也叫做地面附近的环绕速度。 ②即绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度。 ③也是最小发射速度。 利用所学知识， 推导第一宇宙速度的 另一表达式吗？
一、宇宙速度
在地面附近发射飞行器，如果发射速度大于 7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球运行的轨迹 是椭圆。我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度。
二、梦想成真 1957年10月4日苏联第一颗人造地球卫星何 时何地发射成功。
二、梦想成真 1961年4月12日苏联第一艘载人飞船东方一 号成功发射。
二、梦想成真 1992年中国载人航天工程正式启动。2003年 10月15日9时，我国第一艘载人航天器神舟五号 成功发射。
1. “2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙 飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一为 航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后， 于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场。” 根据以上消息，近似地把飞船从发射到降落的全部 运动看做绕地球的匀速圆周运动，试估算神舟五号 绕地球飞行时距地面的高度（已知地球的质量M= 6.0×1024kg，地球的半径R=6.4×103km）
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 地面附近的逃逸速度。 如果人造天体的速度大于11.2km/s而小于16.7 km/s，则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，太阳 就成为该椭圆轨道的一个焦点。
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mgGMRm2 mvR2
v GM 或 v gR
R
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）
3、第三宇宙速度（逃逸速度）：v =16.7千米/秒
（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）
31
“旅行者”1号探测器 1988年飞出太阳系 如果物体的发射速度等于或大于16.7km/s时，
16
▽..\我国的宇航事业.wmv
3 展望未来
美国“凤凰”号火星探测器 2007年8月4日发射， 2008年5月25日在火星着陆。
“卡西尼”号土星探测器 1997年10月15日发射升空， 2004年1日飞抵土星。
“先驱者”10号太空探测器 1972年3月2日发射升空， 1986年6月飞出太阳系 17
Байду номын сангаас
B. R g
C. GM R3
v2 mg m v gR
R
GMm R2
m
v2 R
v
GM R
D. GM R
适用于计算任一天体的第一宇宙速度
25
1、第一宇宙速度
例：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半径的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
光子火箭
超光速飞船“千年隼”号 《星球大战》
18
• •
• 1986年美国挑战者号航天飞机爆炸
19
一、宇宙速度
牛顿的设想 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
11
12
△..\录像.MPG
二 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
13
◇b.avi
14
2003年10月15日 神舟五号 杨利伟
2005年10月12日 神舟六号 费俊龙聂海胜
2008年9月25日 神舟七号 翟志刚刘伯明 景海鹏 15
km/s
解:
G
Mm r2
m
v2 r
整理得
v
GM r
vB vA
M BrA 2 M ArB 9
2 vB 9vA 2km/s
27
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度
人造卫星在地面附近做圆周运动的周期
Mm 4π2
G
mR
R2
T2
Mm mg G R2
T 2π R g
=84.6min
或：T =2πR=84. 6min
Mm v2 G m
整理得 v
GM
r2
r
r
设第一宇宙速度为 v 1 ,卫星的轨道速度为 v 2
v 2 r1 1
v1
r2 2
v2
1 2
v1
26
1、第一宇宙速度
练习
1、A星球的第一宇宙速度为9km/s。已知B星
球的质量是A星球质量的1/81，A星球半径是
B星球半径的4倍，则在B星球上发射“近地
卫星”的环绕速度约为
现了人类登上月球的理想…… 2003年10月15日，
中国宇航员杨利伟乘坐“神舟五号”飞船绕行地
球14圈……
人类进入了航天时代……03.wmv
10
1957年10月，苏联发射 第一颗人造地球卫星。
1961年4月12日苏联空军少校 加加林乘坐东方一号载人飞 船进入太空，实现了人类进 入太空的梦想。
1969年7月20日，阿波罗 11号将人类送上了月球。
最小周期 28
29
一、宇宙速度
运行速度： 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度 发射速度： 指被发射物体离开地面时的水平初速度
V 发射
V 运行
v =7900m/s 是地球卫星的最小发射速度30 !
一、宇宙速度
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）
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23 !
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度
建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动
基本思路2：重力提供向心力
Mm v2
mgG R2
m R
第六章 万有引力与航天
1
1、万有引力等于重力
两
mg
G
Mm R2
M gR2 G
条 基
黄 金 代 换 ： G M ＝ gR 2
本 2、万有引力提供向心力
思 路
G M r2 m m a 向 m v r2m r2m r(2 T )2
4 2 r 3
M
GT 2
2
古人的梦想
嫦 娥 奔 月
3
敦煌壁画——飞天
9
梦想成真
在科学技术欠发达的古代，“嫦娥奔月”只能
是美丽的传说。 1957年10月4日，前苏联成功地发
射了第一颗人造地球卫星，从而开创了人类的航
天新纪元。 1961年4月12日，前苏联成功地发射了
第一艘“东方号”载人飞船，揭开了人类进入太
空的序幕。 1969年7月20日，美国“阿波罗”11号
飞船的登陆舱降落在月球附近的静海区，首次实
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。
16.7km/s称为第三宇宙速度。
32
练习
2、人造地球卫星绕地球做匀速圆周运
动，其速率
（ B）
A、一定等于7.9km/s B、等于或小于7.9km/s C、一定大于7.9km/s D、介于7.9 km/s~11.2km/s之间
颗人造地球卫星了.
牛顿设想的人造卫星原理
图
20
21
一、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 线速度，叫第一宇宙速度，也叫环绕速度。
v =7900m/s
22
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度
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 m v2
r2
vg R ＝ 9 .8 6 .3 7 1 0 6 m /s 7 .9 k m /s
24
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度
Mm
v2
mgG R2
m R
GM 或 v
v
gR
R
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
4
万户飞天万户飞天.mpg 14世纪
世界上第一个想利用火箭飞行的人
5
儒勒·凡尔纳 （1828-1905） 法国科幻小说家
6
7
外国人的 “飞天”梦
8
齐奥尔科夫斯基
于1903年发表了《利 用喷气工具研究宇宙 空间》一文和以他的 名字命名的公式，奠 定了火箭和液体发动 机的理论。首次指出 利用喷气推进的多级 火箭是实现太空飞行 的工具。