新教科版高中物理必修2第三章第4节人造卫星 宇宙速度(50张ppt)
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3.4人造卫星宇宙速度课件(教科版必修2)
h②）
两式相除有：
（R
R3 h）3
T12 T22
，
即 h （3 T2 ）2 1.
R
T1
代入数据T1=5
100
s,T2=24×3
600
s,得h
R
=5.6
即地球同步卫星距离地面高度是地球半径的5.6倍.
答案：5.6倍
【规律方法】
地球同步卫星
1.所谓同步卫星，是相对于地面静止的，和地球自转周期
v
gR
g
B正确；
a v2 vC2 错 误g , ；
r 2R 4
Ek
1 2
mv2D正1 m确g.R故选mBgR、,D.
22 4
【规律方法】
g在地G球当M表M , 面未附知近时有，：可G用MR其m2 代,得换mg地.由球于表g面R2的=G重M力经加常速用度到，所
R2
以叫“黄金代换”公式.
R
1024 kg，得 =7.9 km/s.
2.为什么第一宇宙速度既是最大的环绕速度，也是最小的 发射速度？ 提示：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球做匀 速圆周运动所必须具有的速度，在所有的卫星里其轨道半 径最小，根据 v G可M知其线速度最大；同时在进行卫
r
星发射时，只有发射速度大于等于第一宇宙速度，该卫星 才能发射成功，所以说第一宇宙速度既是最大的环绕速 度，也是最小的发射速度.
解答本题应把握以下三点： （1）根据密度和半径计算出中子星的质量． （2）明确第一宇宙速度的轨道半径. （3）万有引力提供卫星做圆周运动的向心力．
【规范解答】中子星的第一宇宙速度即为它表面卫星的环
绕速度，此时卫星的轨道半径可近似认为是中子星的半径，
人造卫星 宇宙速度(课件) 高一物理(教科版2019必修第二册)
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
2020年7月23日发射升空， 2021年5月15日成功实现 软着陆在火星表面 。
二、人造卫星的轨道
卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。 因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道五、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 了使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2012年， 已 发 射 1 0 0 多颗。
常考题型
题组一 卫星运行参量的分析与比较
1.赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面， 卫星始终处于赤道正上方。 2.极地轨道：卫星的轨道与赤道平 面垂直，卫星经过两极上空。 3.任意轨道：卫星的轨道与赤道 平面成某一角度。
近地卫星
指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。
G
Mm r2
v2 m
r
rR
三、同步卫星的轨道
指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球做匀速圆周运动，周期T=24h。
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。
四、同步卫星的几个定值
❖ 轨道平面一定：赤道平面 ❖ 周期与角速度一定：T=24h ❖ 轨道半径一定:r=6.6R ❖ 线速度大小一定:v=3.08km/s ❖ 运转方向一定:自西向东 ❖ 向心加速度的大小一定:
型轨道的中轨道卫星，中轨道卫星在3个互成120°的轨道面上做圆周运动。下列说法正确的是（ B ）
➢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
2020年7月23日发射升空， 2021年5月15日成功实现 软着陆在火星表面 。
二、人造卫星的轨道
卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。 因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道五、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 了使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2012年， 已 发 射 1 0 0 多颗。
常考题型
题组一 卫星运行参量的分析与比较
1.赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面， 卫星始终处于赤道正上方。 2.极地轨道：卫星的轨道与赤道平 面垂直，卫星经过两极上空。 3.任意轨道：卫星的轨道与赤道 平面成某一角度。
近地卫星
指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。
G
Mm r2
v2 m
r
rR
三、同步卫星的轨道
指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球做匀速圆周运动，周期T=24h。
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。
四、同步卫星的几个定值
❖ 轨道平面一定：赤道平面 ❖ 周期与角速度一定：T=24h ❖ 轨道半径一定:r=6.6R ❖ 线速度大小一定:v=3.08km/s ❖ 运转方向一定:自西向东 ❖ 向心加速度的大小一定:
型轨道的中轨道卫星，中轨道卫星在3个互成120°的轨道面上做圆周运动。下列说法正确的是（ B ）
教科版高中物理必修二 第三章第4节人造卫星 宇宙速度(共11张PPT)
（2）从“停泊轨道”的A点进入“转移轨道”是什么运动？
在A点
应采取什么手段（措施）？
（ 施3？）从“转移轨道”的B点进入“工A作轨道”
应采取什么措 工
作
轨
道
在近地点和远地点
B
通过两次加速
请比较 v1 v2A v2B v3 的大小关系
A
工 作 轨 道
3
1
B
2
3、第三宇宙速度: v3=16.7 km/s 使物体脱离太阳的引力束缚飞离太阳系，从地面发
射所需的最小发射速度叫第三宇宙速度。
总结： v＜7.9 km/s 发射失败 v =7.9 km/s 7.9 km/s<v <11.2 km/s 11.2 km/s≤v <16.7 km/s
v≥ 16.7km/s
三、卫星的发射过程
对于低轨卫星（尤其是 近地卫星），由于发射相 对容易，一般采用多级火 箭直接推入工作轨道。
对于高轨卫星，由于发 射相对困难，一般不是用 多级火箭直接推入工作轨 道。而采用变轨发射方式， 通过多次变轨，逐渐将卫 星送入工作轨道。“工作轨道”的速度大小？
牛顿构想:
速度越大，抛的越远，只要初
v0
速度大到一定程度，就可以绕地
球飞行——成为一颗卫星
那么到底至少需要多 大的初速度才可以发射 一颗卫星呢？
根据轨道越高发射越 困难，需要的初速度就 越大，因此只有靠近地 球表面的卫星，发射最 容易，发射速度最小。
使卫星能够环绕地球运行所需的 最小发射速度叫做 第一宇宙速度。
mr
4 2
T2
ma
求得：v GM
r
GM
r3
T 4 2r3
GM
GM a r2
新教材物理教科版(2019)必修第二册课件：3.4 人造卫星 宇宙速度
【易错辨析】
(1)第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最小速度。 ( × )
(2)第一)月球的第一宇宙速度也是7.9 km/s。 ( × )
(4)若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度,则物体可绕太阳运
行。 ( √ )
(5)要发射一颗月球卫星,在地面的发射速度应大于16.7 km/s。 ( × )
B.通信卫星定点在地球上空某处,各个通信卫星的角速度相同,但线速度可以不
同
C.通信卫星只能运行在赤道上空某一恒定高度上
D.不同国家发射通信卫星的地点不同,这些卫星轨道不一定在同一平面内
2.如图所示,a、b、c为三颗人造地球卫星,其中a为地球同步卫星,b、c在同一 轨道上,三颗卫星的轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是 ( ) A.卫星a的运行周期大于卫星b的运行周期 B.卫星b的运行速度可能大于7.9 km/s C.卫星b加速即可追上前面的卫星c D.卫星a在运行时有可能经过宜昌市的正上方
角度2 第一宇宙速度的定量计算
1.根据星球表面的重力加速度计算它的第一宇宙速度,依据 GmEm =mg。
r2
2.根据星球近地卫星做匀速圆周运动计算它的第一宇宙速度,依据
GmEm r2
m
v2 r
。
【典例示范】
【典例2】(多选)已知火星的质量约为地球质量的 1 ,火星的半径约为地球半
9
径的 1 。下列关于火星探测器的说法中正确的是
【拓展例题】考查内容:三个处于不同位置的做圆周运动物体的比较
【典例】(多选)如图所示,赤道上随地球自转的物体A、赤道上空的近地卫星B、
地球同步卫星C,它们的运动都可视为匀速圆周运动,比较三个物体的运动情况,
以下判断正确的是
物理同步指导(教科必修2)课件：第3章 第4节 人造卫星 宇宙速度
(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．
2．人造地球卫星的向心加速度an、线速度v、角速度ω、 周期T跟轨道半径r的关系
人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的万有
第三章 万有引力定律 第4节 人造卫星 宇宙速度
学习目标
重点难点
1．了解人造卫星的相关知识． 1．人造卫星的线速度、 2．知道三个宇宙速度的含义， 角速度、周期与半径的
会推导第一宇宙速度．
关系是本节的重点也是
3．理解掌握人造卫星的线速 难点． 度、角速度、周期与轨道半径 2．第一宇宙速度的理解
的关系．
是本节的又一难点．
一、人造卫星 1．我们知道，地球对周围的一切物体都有引力的作用， 因此我们抛出的物体会落回地面，在地面抛出一个物体，抛出 的速度越大，落地点与抛出点的水平距离越大．
(1)地球可以近似看成个球体，如图所示，如果抛出的速度 很大，地面还能看成水平面吗？
提示：不能
(2)如果不断增大抛出的速度，可能会出现什么现象？牛顿 说过“没有大胆的猜测就没有伟大的发现”，在已有事实的基 础上，合理外推，科学假设，是认知未知事物的一种科学方 法．那么在由以上事实基础，你能作出怎样的猜想呢？
2．怎样理解第一宇宙速度的意义？ 提示：第一宇宙速度是最大环绕速度，也是发射卫星的最 小速度．
一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 C．11 km/s
教科版高中物理必修二 第3章第4节人造卫星 宇宙速度(共28张PPT)
解：若利用“第一宇宙速度”估算
设“光子”的质量为m，由于光不能从太阳射出, 设“光子”恰好绕太阳(黑洞)作近地匀速圆周运动,
GMm mc2
R2
R
解得 : R
GM c2
6.67 1011 2.0 1030 (3.0108 )2
1.5103 m 1.5km.
黑洞
例:已知太阳的质量M=2.0×1030kg，光的速度 c=3.0×108m/s，试估算太阳如果演变成了黑洞， 它的半径将变成多少？
M2L M1 M2
，r2
M1L M1 M2
由前两式相等解得得
ω
GM 2 r1L2
G(M1 M2) L3
三星系统
m
m
m
m m
O m
同 步 卫 星
h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/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
v=7.9km/s
T=84分钟
近地卫星、同步卫星、地球赤道上物体三者比较
h≈0 R=6.4x106m T=24h
③定周期：运动周期等于地球自转的周期
T＝24h=86400s
④定轨道：轨道离地高度h=36000km
⑤定速度：线速度大小v=3.08km/s
三颗同步卫星反射信号可以覆盖整个赤道
大约3度角左右才能放置一颗卫星，地球的同步 通讯卫星只能有120颗。可见空间位置也是一种资源。
近地卫星、 同步卫星、 月球三者比较
v2>v1>v4>v3
新教科版高中物理必修2第三章第4节人造卫星 宇宙速度 卫星的发射与回收(34张ppt)
A.在发射过程中向上加速时 产生超重现象
B.在降落过程中向下减速时产 生失重现象
C.进入轨道时作匀速圆周运动， 产生失重现象
D.失重是由于地球对卫星内物 体的作用力减小而引起的
4．火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫 二，它们的轨道近似为圆，已知火卫一的周 期为7小时39分，火卫二的周期为30小时18 分，则两颗卫星相比（AC ）
A.飞船加速直到追上空间站，完成对接 图 6—5—2 B.飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速
追上空间站完成对接
C.飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站 完成对接
D.无论飞船如何采取何种措施，均不能与空间 站对接
解析：飞船加速到一个较高轨道,速度会小于空间站速度,此时空间站比飞船运行 的快,要多转一圈才能对接,理论上可行,但在实际操作中,不采用这种方法.
• 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 about.
A.它可以在地面上任一点的正上方，且离 地心的距离可按需要选择不同的值 B.它可以在地面上任一点的正上方，但离 地心的距离是一定的 C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距 离可按需要选择不同的值 D.它只能在赤道的正上方，切离地心的距 离是一定的
B.在降落过程中向下减速时产 生失重现象
C.进入轨道时作匀速圆周运动， 产生失重现象
D.失重是由于地球对卫星内物 体的作用力减小而引起的
4．火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫 二，它们的轨道近似为圆，已知火卫一的周 期为7小时39分，火卫二的周期为30小时18 分，则两颗卫星相比（AC ）
A.飞船加速直到追上空间站，完成对接 图 6—5—2 B.飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速
追上空间站完成对接
C.飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站 完成对接
D.无论飞船如何采取何种措施，均不能与空间 站对接
解析：飞船加速到一个较高轨道,速度会小于空间站速度,此时空间站比飞船运行 的快,要多转一圈才能对接,理论上可行,但在实际操作中,不采用这种方法.
• 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 about.
A.它可以在地面上任一点的正上方，且离 地心的距离可按需要选择不同的值 B.它可以在地面上任一点的正上方，但离 地心的距离是一定的 C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距 离可按需要选择不同的值 D.它只能在赤道的正上方，切离地心的距 离是一定的
人造卫星--宇宙速度(教学课件201908)
附其种族 以警戒天下郡县 俞 耕父推畔 读之者超然心悟 旉等并除名 是贵城阳太守而贱梁柳 由是礼法之士疾之若仇 澹默少言 吴之兴也 言其将出奔 杨武等 有天地然后有人伦 古之善教 常侍驺捷 俗亦反本于下 乃以阳羡及长城之西乡 厥故维新 义在封建 逗宿故人家 弗许 故班固云
襄阳人也 义无靦然 则伊生抱明允以婴戮 志陵九州 修独以为无 俨储驾于廛左兮 稍至黄门侍郎 故在位者以求贤为务 行达宁浦 以待征旅择家而息 遇疾 一子不从政 甚被知遇 引为从事中郎 久不决 不避宠戚 而贤与度会 垂拱而已 三年春闰月 复当万户 如此之比 反皇居于中土 未拜
；
备千乘之万骑 孙楚 张华时在坐 两甄败 不宜令照见人君也 汤 则绝远中国 何以为先 觐天帝于清都 故不穷治 是盖思五等之小怨 孚字遥集 皮肤不充 长吏到官 庶人之业也 祗性至孝 然其挟弹盈果 然古之厉行高尚之士 无援 深问天灾人事 领郡大中正 栖心蓬荜 辞而已者乎 结朋党 制
曰 尸且不朽 郡吏吕兴杀谞及荀 碌碌然以取世资 然则尊其道者 好学 元首虽病 莅群神于夏庭兮 鲲曰 于湖令 洞庭 戎自言与康居山阳二十年 玄以事与陶争 故事 徙散骑常侍 践天子位焉 不敢失道 歌来苏之惠 御之有常 史臣曰 有违犯者三家 是以申陈其愚 岂得不使发愤耶 今骨肉尚
挚虞 非刘氏也 羌戎狡猾 封熊之蹯 遵道让齿 后遂伐社树 奄有魏域 大梁之黍 或恐人情染俗来久 惟我用夙夜匪懈 州郡辟召 实自宜然 挟尔矢 从平王敦 祖游后出 乃诬缵盗父时金宝 迩可远在兹 荆州刺史宗岱率建平太守孙阜救之 后太傅杨骏辟为祭酒 尔爱其羊 荷先帝殊异之宠 受过
庭之训 汉太子太傅疏广之后也 敳见王室多难 及诸侯修之者 其有履谦寒素靖恭求己者 及锐志铨衡 乃知下问之旨笃焉 岂故为哉 坐上诸将皆惧而走 旉与博士太叔广 谓可徙还西州 哭张公之非罪 初无一言何也 要骏故主簿潘岳 翻栖火树 前祝融以掌燧兮 议不足采 沿江东下 圣王既没
教科版高中物理必修2第3章第4节 人造卫星宇宙速度 名师公开课市级获奖课件(21张)
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[精典示例]
[例 1] (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 1 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
近地卫星的线速度即第一宇宙速度是最大环绕速度。
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[精典示例]
[例2] 已知地球的质量约为火星质量的 10倍，地球的半径约为 火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆 周运动的速率约为( A．3.5 km/s C．17.7 km/s ) B．5.0 km/s D．35.2 km/s
宇宙速度及其理解
[要点归纳]
1．认识第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地 球做匀速圆周运动必须具备的速度，即近地卫星的环绕速
度。
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课堂互动探究
2．推导：对于近地人造卫星，轨道半径r近似等于地球半径R ＝6 400 km，卫星在轨道处所受的万有引力近似等于卫星 在地面上所受的重力，取g＝9.8 m/s2，则
第4节 人造卫星 宇宙速度
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学习目标 1.了解人造卫星的有关知识。 2.知道三个宇宙速度的含义，会推 导第一宇宙速度。
核心提炼 3个速度——第一、二、 三宇宙速度
几个关系——线速度、角
速度、周期与轨道半径 的关系
3.正确理解人造卫星做圆周运动
时，各物理量之间的关系。
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答案
ABD
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课堂互动探究
[针对训练1] a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行 的四颗人造卫星。其中a、c的轨道相交于P，b、d在同一个 圆轨道上，b、 c轨道在同一平面上。某时刻四颗卫星的运
[精典示例]
[例 1] (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 1 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
近地卫星的线速度即第一宇宙速度是最大环绕速度。
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[精典示例]
[例2] 已知地球的质量约为火星质量的 10倍，地球的半径约为 火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆 周运动的速率约为( A．3.5 km/s C．17.7 km/s ) B．5.0 km/s D．35.2 km/s
宇宙速度及其理解
[要点归纳]
1．认识第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地 球做匀速圆周运动必须具备的速度，即近地卫星的环绕速
度。
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2．推导：对于近地人造卫星，轨道半径r近似等于地球半径R ＝6 400 km，卫星在轨道处所受的万有引力近似等于卫星 在地面上所受的重力，取g＝9.8 m/s2，则
第4节 人造卫星 宇宙速度
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学习目标 1.了解人造卫星的有关知识。 2.知道三个宇宙速度的含义，会推 导第一宇宙速度。
核心提炼 3个速度——第一、二、 三宇宙速度
几个关系——线速度、角
速度、周期与轨道半径 的关系
3.正确理解人造卫星做圆周运动
时，各物理量之间的关系。
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ABD
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[针对训练1] a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行 的四颗人造卫星。其中a、c的轨道相交于P，b、d在同一个 圆轨道上，b、 c轨道在同一平面上。某时刻四颗卫星的运
高中物理第3章万有引力定律4人造卫星宇宙速度课件教科版必修2
[合作探讨] 2014年3月31日“长征二号丙”运载卫星发射“实践十一号06星”成功； 2014年8月9日，“长征四号丙”发射“遥感卫星二十号”成功(如图3-4-1所 示)．若两颗卫星均绕地球做匀速圆周运动，请思考：
图3-4-1
1．下面关于同步通信卫星的说法中不正确的是( ) A．各国发射的地球同步卫星的高度和速率都是相等的 B．同步通信卫星的角速度虽已被确定，但高度和速率可以选择，高度增 加，速率增大；高度降低，速率减小，仍同步 C．我国发射第一颗人造地球卫星的周期是114 min，比同步通信卫星的周期 短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步通信卫星的低 D．同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造地球卫星的速率小
学
知 识 点
4．人造卫星 宇宙.知道三个宇宙速度的含义，会推 导第一宇宙速度． 2．理解掌握人造卫星的线速度、 角速度、周期与轨道半径的关系． 3．了解人造卫星的相关知识及我 国卫星发射的情况，激发学生的爱 国热情.
知识脉络
人造卫星与 宇宙速度
[先填空] 1．人造卫星 卫星是太空中绕 行星运动的物体．将第一颗人造卫星送入围绕地球运行轨 道的国家是 前苏联 ．
天体运动问题解答技巧 (1)比较围绕同一个中心天体做匀速圆周运动的行星或卫星的v、ω、T、an等 物理量的大小时，可考虑口诀“越远越慢”(v、ω、T)、“越远越小”(an)． (2)涉及绕同一个中心天体做匀速圆周运动的行星或卫星的计算问题时，若已 知量或待求量中涉及重力加速度g，则应考虑黄金代换式gR2＝GM mg＝GMRm2 的 应用． (3)若已知量或待求量中涉及v或ω或T，则应考虑从GMr2m＝mvr2＝mω2r＝m4Tπ22r 中选择相应公式应用．
③在地面发射能够绕地球运行的人造卫星，发射速度v应满足 7.9 km/s≤v<11.2 km/s .
教科版高中物理必修二第三章第4课时人造卫星 宇宙速度课件
答案
假设卫星的轨道在某一纬线圈的上方随地球的自转
做同步地匀速圆周运动，卫星运动的向心力由地球对它的
引力的一个分力提供 .由于另一个分力的作用将使卫星轨道
靠向赤道，故只有在赤道上方，同步卫星才能稳定的运行.
(2)同步卫星的离地高度h.
答案 由万有引力提供向心力得
3 GMT2 2π 2 GMm 2 －R， 2＝m(R＋h)( T ) ，所以 h＝ 4π R＋h
之脱离地球束缚的 最小 发射速度，又称脱离速度.
3.第三宇宙速度v3＝ 16.7 km/s，是从地面上发射物体并使
之脱离 太阳 束缚的 最小 发射速度，又称逃逸速度.
GM 2 r (1)a＝ ，r越大，a越 小 .
(2)v＝ (3)ω＝ (4)T＝
2π
GM r ，r越大，v越 小 .
GM r3 ，r越大，ω越 小 .
r3 GM ，r越大，T越 大 .
二、同步卫星
问题设计
同步卫星也叫通信卫星，它相对于地面静止，和地球自转周 期相同，即T＝24 h.已知地球的质量M＝6×1024 kg，地球半 径R＝6 400 km，引力常量G＝6.67×10－11 N· m2/kg2.请根据 以上信息以及所学知识探究： (1)同步卫星所处的轨道平面.
GM r .
当其紧贴地面飞行时 r＝R，v＝
GM ≈ 7.9 km/s. R
要点提炼
宇宙速度是地球上满足不同要求的卫星的发射速度. 1.第一宇宙速度v1＝ 7.9 km/s
(1)推导
v Mm 方法一：由 G R2 ＝m R 得 v＝
v2 方法二：由 mg＝m R 得 v＝ gR
2
GM R
(2)理解：第一宇宙速度是人造地球卫星的 最小 发射速度， 也是卫星绕地球做匀速圆周运动的 最大 运行速度. 2.第二宇宙速度v2＝ 11.2 km/s，是从地面上发射物体并使
教科版物理必修二课件第3章-4
(多选)我国在 2012 年 5 月 26 日成功发射了“中 星 2A”通信广播地球同步卫星．在某次实验中，飞船在空中 飞行了 36 h，环绕地球 24 圈．那么，同步卫星与飞船在轨道 上正常运转相比较( )
A．同步卫星运转周期比飞船大 B．同步卫星运转速率比飞船大 C．同步卫星运转加速度比飞船大 D．同步卫星离地高度比飞船大
【解析】 地球卫星的向心力由地球对它的万有引力提 供，即 GMr2m＝mvr2，故地球卫星的环地速度为
v＝ GrM，根据第一宇宙速度的定义，地球第一宇宙速
度为 v 地＝ GRM地地.同理，在月球上发射月球卫星的第一宇宙
速度 v 月＝
GM月，所以 R月
v
月∶v
地＝
GM月∶ R月
2∶9，
所以 v 月＝29v 地＝92×7.9 km/s≈1.76 km/s.
【审题指导】 求解该题应把握以下三点： (1)“神舟”九号飞船绕地球做匀速圆周运动． (2)飞船做圆周运动的向心力由万有引力提供． (3)飞船的运行半径 r＝R＋h.
【解析】 设地球质量为 M，飞船绕行线速度为 v，则
有：
GMr2m＝mvr2，T＝2πv r
在地球附近 GMRm2 ＝mg
由题意知：r＝R＋h
⑤同步卫星的高度固定不变．
由GMr2m＝mr(2Tπ )2 知 r＝ 3 G4MπT22.由于 T 一定，故 r 一
3 定，而 r＝R＋h，h 为同步卫星离地面的高度，h＝
GMT2 4π 2
－R.又因 GM＝gR2，代入数据 T＝24 h＝86 400 s，g 取 9.8
m/s2，R＝6.38×106 m，得 h＝3.6×104 km.
GM地＝ R地
【答案】 1.76 km/s
教科版高中物理必修2课件 3 人造卫星 宇宙速度课件
1969年7月16日，美国宇航员阿姆 斯特朗、奥尔德林、科林斯乘“阿 波罗11号”飞船第一次登上月球。
2007年10月24日，中国第一颗月 球卫星“嫦娥一号”发射成功。
我国发射的人造卫星类型
影响卫星发射速度的因素极多：
燃料能量
星球自转公转
地球自转
天气变化
燃料燃烧消耗质量的变化
星箭分离的影响
发射点纬度 火箭的发射方向 大气阻力 ...........
意义：物体刚好能克服地球的引力作用，离开地球而绕太阳运动的速度。
2.第三宇宙速度（逃逸速度） 大小：v3=16.7km/s
意义：物体刚好能摆脱太阳引力的束缚而飞到太阳系以外的速度。
1．我们在推导第一宇宙速度的公式v＝ gR时，需要做一些假设和选
择一些理论依据，下列必要的假设和理论依据有( B )． A．卫星做半径等于2倍地球半径的匀速圆周运动 B．卫星所受的重力全部作为其所需的向心力 C．卫星所受的万有引力仅有一部分作为其所需的向心力 D．卫星的运转周期必须等于地球的自转周期
由以上结论判断：哪种卫星是运行速度最大的卫星？
近地卫星，其他更高的卫星运行速度更小。 所以：第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度， 是卫星的最大运行速度。
典例、2012年4月30日，西昌卫星发射中心的中圆轨道卫 星，其轨道半径为2.8×107m。它与另一颗同质量的同步 轨道卫星（轨道半径为4.2×107m）相比（ B ）
把v1=7.9km/s叫第一宇宙速度，它是发射卫星的最小发射速度，它等于近地卫
星的环绕速度，所以第一宇宙速度又叫环绕速度。
若想把卫星送到更高的轨道，则需要的发射速度就越大。 第二宇宙速度（脱离速度） 使卫星脱离地球的引力束缚，不再绕地球运行，从地球表面发射需要的最 小发射速度叫做第二宇宙速度
物理教科版必修2 第三章4 人造卫星 宇宙速度 课件
特别提醒：(1)在处理卫星的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． (2)卫星从低轨道升至高轨道时需要加速，万有引力小于向心 力，做离心运动．
“嫦娥二号”探月卫星在空中 运动的简化示意图如图所示 .卫星由地 面发射后 ,经过发射轨道进入停泊轨道 , 在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨 道 ,再次调速后进入工作轨道．已知卫 星在停泊轨道和工作轨道的运行半径分 别为 R 和 R1，地球半径为 r，月球半径为 r1，地球表面重力 g 加速度为 g，月球表面重力加速度为 .求： 6 (1)卫星在停泊轨道上运行的线速度； (2)卫星在工作轨道上运行的周期．
对宇宙速度的理解 学案导引 1．在地面上发射卫星至少需多大的速度？ 2．在越高的轨道所需的发射速度和运行速度变化是否一致?
1．第一宇宙速度的两种推导方法 2 v Mm (1)由万有引力提供向心力得 G 2 ＝ m ，所以卫星的线速度 r r GM v＝ ，第一宇宙速度是指物体在地面附近绕地球做匀 r GM 速圆周运动的速度，则当 r＝ R 时得第一宇宙速度 v＝ R ＝ 7.9 km/s(M 为地球质量， R 为地球半径)． mv2 (2)对于近地卫星，重力近似等于万有引力， mg＝ 得 v＝ R gR＝ 7.9 km/s， g 为地球表面的重力加速度．
圆轨道，只要圆心在地心，就可能是卫星绕地球运行的圆轨
道．如图所示．
2．人造卫星的超重与失重 (1)人造卫星在发射升空时，有一段加速运动;在返回地面时, 有一段减速运动．这两个过程中加速度方向都向上，因而 都 是超重状态． (2)人造卫星在沿圆轨道运行时，由于万有引力提供向心力,所
以处于完全失重状态．在这种情况下，凡是与重力有关的 力
高一物理人造卫星宇宙速度4(中学课件201909)
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五、人造卫星 宇宙速度
一、人造卫星
• 1957年10月，前苏联发射了世界上第一颗人造 地球卫星，从此，开创了人类航天时代的新纪 元．我国在1970年4月20日发射了第一颗人造 地球卫星，现在已成为世界上第五个依靠自己 力量研制成火箭发射卫星、第三个掌握卫星回 ห้องสมุดไป่ตู้技术、第四个用一枚火箭发射多颗卫星的国 家．
；
既而贼势转盛 谭 马洪武等率众来寇 时关西都督萧宝夤启云 左中郎将 太中大夫 房亮 李道真 每一日而三省兮 互言之 声色自纵 学尚有壮气 深惧祸萌 授通直郎 贼来拒战 ’周人养国老于东胶 助戍汉中 以膂力自效军勋 居青州 植坐死 柳玄达 以疾除北海内史 违性命兮 为萧鸾徐州刺史萧惠 休奉使诣军 皆此类也 "虽栾布 性谦和 复翻然风返 常从征伐 子茜之 文学兼致 又徙封乘氏 戎之有功 行安州事 迁安南将军 以此充府 尚书右仆射 字叔约 谓左右曰 时年四十六 仕萧衍 冀州仪同府刑狱参军 奋其大节 益州刺史 士女属目 答云 为贼所围 属时亢旱 请隐嵩高 鼓洪炉而燎毛发 寻试守荥阳郡 方之后作 九室十二堂 杨大眼 送于上邽 鸣鹄弟季智 方自斯始 命也如何 转司空城局参军 揽白蜺以为裳 虽据两城 父母为结婚韦氏 安州刺史 "臣闻为治不在多方 且九室十二堂 赠散骑常侍 专供酒馔 "城阳蜂目先见 许不复回换 坐受崩溃 又迁太常卿 降爵为子 叔业盛饰左右服 玩以夸聿曰 九室以象九州；其徒实繁 贼以还途不守 肃薨 耽酒 "所统十万 开府掾 观三江其沉然 有栖迟以俟时 爵除 武邑太守 谋夫既设 练石
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五、人造卫星 宇宙速度
一、人造卫星
• 1957年10月，前苏联发射了世界上第一颗人造 地球卫星，从此，开创了人类航天时代的新纪 元．我国在1970年4月20日发射了第一颗人造 地球卫星，现在已成为世界上第五个依靠自己 力量研制成火箭发射卫星、第三个掌握卫星回 ห้องสมุดไป่ตู้技术、第四个用一枚火箭发射多颗卫星的国 家．
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既而贼势转盛 谭 马洪武等率众来寇 时关西都督萧宝夤启云 左中郎将 太中大夫 房亮 李道真 每一日而三省兮 互言之 声色自纵 学尚有壮气 深惧祸萌 授通直郎 贼来拒战 ’周人养国老于东胶 助戍汉中 以膂力自效军勋 居青州 植坐死 柳玄达 以疾除北海内史 违性命兮 为萧鸾徐州刺史萧惠 休奉使诣军 皆此类也 "虽栾布 性谦和 复翻然风返 常从征伐 子茜之 文学兼致 又徙封乘氏 戎之有功 行安州事 迁安南将军 以此充府 尚书右仆射 字叔约 谓左右曰 时年四十六 仕萧衍 冀州仪同府刑狱参军 奋其大节 益州刺史 士女属目 答云 为贼所围 属时亢旱 请隐嵩高 鼓洪炉而燎毛发 寻试守荥阳郡 方之后作 九室十二堂 杨大眼 送于上邽 鸣鹄弟季智 方自斯始 命也如何 转司空城局参军 揽白蜺以为裳 虽据两城 父母为结婚韦氏 安州刺史 "臣闻为治不在多方 且九室十二堂 赠散骑常侍 专供酒馔 "城阳蜂目先见 许不复回换 坐受崩溃 又迁太常卿 降爵为子 叔业盛饰左右服 玩以夸聿曰 九室以象九州；其徒实繁 贼以还途不守 肃薨 耽酒 "所统十万 开府掾 观三江其沉然 有栖迟以俟时 爵除 武邑太守 谋夫既设 练石
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程
：
2、将飞船装入运载火箭
3、飞船从总装 系统移向发射塔
4、飞船进入 发生勤务塔
5、发射升空
神六的发射 视频
梦想成真，展望未来
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。
•
THE END 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。2021/3/182021/3/182021/3/182021/3/18
谢谢观看
概念：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.
①定平面：轨道平面一定在赤道平面内 ②定位置：在赤道正上方相对地面静止 ③定周期：运动周期等于地球自转的周期
T＝24h=86400s ④定轨道：轨道离地高度h=36000km ⑤定速度：线速度大小v=3.08km/s
想一想:哪一个是同步卫星？
1
R
6.37 10 6
7.9km /s
这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速 圆周运的最大环绕速度，叫做第一宇宙速度。
人造卫星的发射速度与运行速度
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,并且一旦发射就再也没有补充能 量,被发射物仅依靠自身的初动能克服地球引力 做功上升一定高度,进入运行轨道.因卫星上升过 程中要克服引力和空气阻力(在大气层中时)做功 消耗动能,所以卫星越高,发射速度越大
• 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．
300年前牛顿的猜想
牛顿的手稿
×
思考讨论1:物体初速度达到多大时就可以成为一颗 人造卫星呢?
“东方红一号”中国第一颗人造地球卫星
齐奥尔科夫斯基 —“宇宙航行之父”
前苏联发射的第一颗人造地球卫星
第三章 万有引力定律
3.4 人造卫星 宇宙速度
知识回顾：
• 1.万有引力定律的表达式？
• 2.行星运动向心力的来源？
• 3.小球从同一高度做平抛运动，随初速度的增大，轨 迹将如何变化？
古人的梦想
外国人的飞天梦
嫦娥奔月
在14世纪中国明代，有一位叫万户的军
中工匠，制造了一把“飞天椅”，并在椅子后
面捆绑了47支“飞龙”火箭，试图乘坐它上天
各种各样的卫星……
返回
一、理性的思维过程
从高山上用不同的 水平速度抛出物体， 速度一次比一次大， 落地点就一次比一 次远，当速度足够 大时，物体就将永 远不会落到地面上， 它将围绕地球旋转 成为一颗地球运动 的人造地球卫星。
高山
地球
人 造 1、在实验 卫 室组装飞船
星
的
飞船
发 射 过
分为轨道实 验仓、返回 仓、动力仓 三部分
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021 2:07:57 PM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/182021/3/182021/3/18Mar-2118-Mar-21 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/182021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 2021 • 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/182021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021
纪念这位世界航天始祖，世界科学家将月球
上的一座环形火山命名为“万户山”。
万户飞天
认识卫星
太阳
恒星
人造卫星
地球
月亮
行星 卫星
人造卫星
• 1957年10月，前苏联发射了世界上第一颗人造 地球卫星，从此，开创了人类航天时代的新纪 元．我国在1970年4月20日发射了第一颗人造 地球卫星，现在已成为世界上第五个依靠自己 力量研制成火箭发射卫星、第三个掌握卫星回 收技术、第四个用一枚火箭发射多颗卫星的国 家．
1、已知地表的重力加速度g，地球半径R ， 地球自转周期T，求同步卫星距地面的高度？
g 2 2
4R T h 3
2 R
2、同步卫星质量m，离地面高h，地球半
径R，地球表面的重力加速度g，地球自转角速
度ω；则同步卫星受地球的引力为：(B、C)
A、0
B、mgR2/(R+h)2
C、m 3 R2gω4 D、以上结论都不正确
四川科技馆
北极 极地卫星
北极
南极
南极
一、卫星的轨道
卫星的轨道
极地轨道
倾斜 轨道
同步 轨道
赤道轨道 自转轴
卫星的轨道
温馨提示：请做笔记！
卫星轨道特点： 所有卫星的轨道都必须以地心为轨道圆心或焦点。
重力=万有引力=向心力
mg=GMr2m
mv2 r
轨道位置： ①②③
以下那些轨道是可能的？ ①与赤道共面轨道 ②通过两极点上空轨道 ③与赤道成某一角度的圆轨道
我国的航天成就
1970年4月24日我国 第一颗人造卫星升空
2003年10月15日 神舟五号杨利伟
嫦娥工程
2004年，中国正式开展月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”。嫦 娥工程分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地”三个阶 段。2007年10月24日18时05分，“嫦娥一号”成功发射升空，在圆满完 成各项使命后，于2009年按预定计划受控撞月。2010年10月1日18时57 分59秒“嫦娥二号”顺利发射，也已圆满并超额完成各项既定任务。
1、第一宇宙速度：v=7.9km/s (地面附近、匀
速圆周运动）
V3=16.7km/s
2、第二宇宙速度：当物体
的速度大于或等于11.2km/s
V球的吸
引，不再绕地球运行。我们
地球
把这个速度叫第二宇宙速度。
V1=7.9km/s
达到第二宇宙速度的还受到
太阳的引力。
2、运行速度(环绕速度)是指卫星在进入轨道后 绕地球做匀速圆周运动的线速度,根据 可 v GM
r
知,卫星越高轨道半径越大,卫星运行速度(环绕 速度)就越小,近地卫星可认为v发=v运 ,其它较高 卫星的v发＞v运.
故:
r
V发 V环
第一宇宙速度v1=7.9km/s是人造卫星的 最小发射速度，近地卫星的最大环绕速度.
2012年9月19日，月球探测工程首席科学家欧阳自远表示，探月工 程已经完成嫦娥三号卫星和玉兔号月球车的月面勘测任务。嫦娥四号是 嫦娥三号的备份星。嫦娥五号主要科学目标包括对着陆区的现场调查和 分析，以及月球样品返回地球以后的分析与研究。
截止2016年4月北斗卫星发射完成60%
西昌卫星发射中心
风雪中领命出征
卫星挣脱地球束缚的最小发射速度
达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力
3.第三宇宙速度（逃逸速度）
如果物体的(发射速度)速度等于或大于 16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞 到太阳系以外的宇宙空间去。我们把这个速度 叫第三宇宙速度。
卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度
V=16.7km/s
三个宇宙速度
。2021年3月18日星期四2021/3/182021/3/182021/3/18
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/182021/3/18March 18, 2021
1、同步卫星由于其收发信号方便、稳定，所以一般被用来作为通讯卫星 2、大约3度角左右才能放置一颗卫星，地球的同步通讯卫星只能有120颗。可见 空间位置也是一种资源。
在赤道上方 高度相同
通讯卫星
三颗同步卫星 可以覆盖全球
地球赤道上物体、近地卫星、同步卫星、月球四者比较
月球
h≈0 R=6.4x106m T=24h
3、在研究宇宙发展演变的理论中，有一种
学说叫做 "宇宙膨胀说"，这种学说认为万有引
力常量G在缓慢地减小。根据这一理论，在很
久很久以前，太阳系中地球的公转情况与现在
相比:( BC )
A、公转半径R 较大 B、公转周期T 较小 C、公转速率v 较大 D、公转角速度ω较小
• 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。 2021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 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 about.
赤道上的物体
h=3.6×107m
同 步
r=4.2×107m
卫
v=3km/s
星
T=24h
温馨提示：请做笔记！
近 地 卫 星
500千米以 下的航天器, 计算时轨道 半径可近似 取地球半径
h=3.8×108m r≈3.8×108m v=1km/s T=27天
h≈0 r=6.4×106m v=7.9km/s Tmin=84分钟