高中物理宇宙航行 课件
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《宇宙航行》人教版高中物理ppt精美课件
由此解出v = gR = 9.8×6.4×106m / s = 7.9km/ s
自学感知 梳理教材夯实基础
二、人造地球卫星 1.1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功. 1970年4月 24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功.为我国航 天事业作出特殊贡献的科学家 钱学森 被誉为“中国航天之父”. 2.地球同步卫星的特点 地球同步卫星位于赤道 上方高度约36 000 km 处，因 相对地面静止， 也称静止卫星.地球同步卫星与地球以 相同 的角速度转动，周期与 地球自转周期 相同.
r m 4T r T 2 GrM 2
GM m an an r 2
（4）第三宇宙速度 在地面附近发射飞行器,如果要使其挣脱太阳引力的束缚,
飞到太阳系外,必须使它的速度等于或大于_1_6_.7__k_m_/_s__,这个速 度叫作第三宇宙速度。
总结：
发射速度v V<7.9km/s V=7.9km/s
7.9km/s<v<11.2km/s
11.2km/s≤v<16.7km/s 16.7km/s≤v
分别与其轨道半径r的关系吗？
（1）
Mm G r2
= man
解得
GM an = r2
（2）
G
Mm r2
=
m
ν2 r
解得
GM ν=
r
（3）
G
Mm r2
= mrω2
解得
GM ω = r3
（4）
G
Mm r2
4π2 = m T2 r
解得
r3 T = 2π
GM
1 an r 2
v 1 r
1
r3
T r3
自学感知 梳理教材夯实基础
二、人造地球卫星 1.1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功. 1970年4月 24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功.为我国航 天事业作出特殊贡献的科学家 钱学森 被誉为“中国航天之父”. 2.地球同步卫星的特点 地球同步卫星位于赤道 上方高度约36 000 km 处，因 相对地面静止， 也称静止卫星.地球同步卫星与地球以 相同 的角速度转动，周期与 地球自转周期 相同.
r m 4T r T 2 GrM 2
GM m an an r 2
（4）第三宇宙速度 在地面附近发射飞行器,如果要使其挣脱太阳引力的束缚,
飞到太阳系外,必须使它的速度等于或大于_1_6_.7__k_m_/_s__,这个速 度叫作第三宇宙速度。
总结：
发射速度v V<7.9km/s V=7.9km/s
7.9km/s<v<11.2km/s
11.2km/s≤v<16.7km/s 16.7km/s≤v
分别与其轨道半径r的关系吗？
（1）
Mm G r2
= man
解得
GM an = r2
（2）
G
Mm r2
=
m
ν2 r
解得
GM ν=
r
（3）
G
Mm r2
= mrω2
解得
GM ω = r3
（4）
G
Mm r2
4π2 = m T2 r
解得
r3 T = 2π
GM
1 an r 2
v 1 r
1
r3
T r3
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。
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。
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
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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
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
高中物理【宇宙航行】优质课件
2．地球同步卫星 地球同步卫星位于地球赤道上方，相对于地面静止不动，其角速度跟 地球自转角速度相同。同步卫星广泛应用于通信，又叫同步通信卫 星。地球同步卫星的特点见下表：
周期一定
与地球自转周期相同，即T＝24 h＝86 400 s
角速度一定
与地球自转的角速度相同
高度一定
卫星离地面高度h＝r－R≈5.6R(为恒量)≈3.6× 104 km
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，月球的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最大速率约为( B )
A．0.4 km/s
B．1.8 km/s
C．11 km/s
D．36 km/s
人教物理必修第二册
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[解析] 星球的第一宇宙速度即为围绕星球做圆周运动的轨道半径为该
星球半径时的环绕速度，由万有引力提供向心力即可得出这一最大环绕
速度。卫星所需的向心力由万有引力提供，则 GMr2m＝mvr2，得 v＝ GrM，
又由M月＝ 1 ，r月＝1，故月球和地球上第一宇宙速度之比v月＝2，故
M地 81 r地 4
v地 9
v
月
＝7.9×29 km/s≈1.8 km/s，故 B 正确。
人教物理必修第二册
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[名师点评] 地球三种宇宙速度的理解
(1)三种宇宙速度均指在地球上的发射速度。 (2)第一宇宙速度是卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，也是卫 星的最小发射速度。 (3)轨道半径越大的卫星，其最大运行速度越小，但其地面最小发射速 度越大。
人教物理必修第二册
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高中物理人教必修课件宇宙航行
包括人造卫星的发射、载人航天的实现、国际空 间站的建立等，标志着人类在宇宙航行领域取得 了重要进展。
宇宙航行的未来展望
深空探测
随着技术的进步，人类将能够更深入 地探测太阳系以外的宇宙空间，寻找
外星生命和新的星球。
太空旅游与资源开发
随着商业航天的兴起，太空旅游将成 为可能，同时太空资源的开发也将成
为新的经济增长点。
发射窗口
选择合适的发射时间，确 保航天器能够顺利进入预 定轨道。
卫星导航技术
卫星定位系统
利用多颗卫星对地面用户进行定 位，提供全球范围内的位置星向地面用户发送无线电信 号，用户接收并处理这些信号以获 取导航信息。
导航精度
受多种因素影响，如卫星数量、分 布、信号质量等，需采取差分定位 等技术提高精度。
高中物理人教必修课 件宇宙航行
汇报人：XX
20XX-01-16
目录
• 宇宙航行概述 • 航天器与宇宙航行 • 宇宙航行的物理原理 • 宇宙航行的技术实现 • 宇宙航行的实践与探索 • 宇宙航行的挑战与前景
01
宇宙航行概述
宇宙航行的定义与意义
定义
宇宙航行是指人类利用航天器在太空中进行探索、研究 、运输和其他活动的总称。
广泛的科学探测和地质分析。
火星2020任务
03
美国新一轮的火星探测任务，旨在寻找火星上曾经存在生命的
证据，并为未来火星载人任务做准备。
06
宇宙航行的挑战与前景
宇宙航行面临的技术挑战
航天器设计与制造
需要解决极端环境下的材料、结构和推进系统等 问题，确保航天器的稳定性和安全性。
宇宙环境适应性
宇宙中存在真空、辐射、微重力等极端条件，对 航天器和宇航员都提出了严峻的挑战。
宇宙航行的未来展望
深空探测
随着技术的进步，人类将能够更深入 地探测太阳系以外的宇宙空间，寻找
外星生命和新的星球。
太空旅游与资源开发
随着商业航天的兴起，太空旅游将成 为可能，同时太空资源的开发也将成
为新的经济增长点。
发射窗口
选择合适的发射时间，确 保航天器能够顺利进入预 定轨道。
卫星导航技术
卫星定位系统
利用多颗卫星对地面用户进行定 位，提供全球范围内的位置星向地面用户发送无线电信 号，用户接收并处理这些信号以获 取导航信息。
导航精度
受多种因素影响，如卫星数量、分 布、信号质量等，需采取差分定位 等技术提高精度。
高中物理人教必修课 件宇宙航行
汇报人：XX
20XX-01-16
目录
• 宇宙航行概述 • 航天器与宇宙航行 • 宇宙航行的物理原理 • 宇宙航行的技术实现 • 宇宙航行的实践与探索 • 宇宙航行的挑战与前景
01
宇宙航行概述
宇宙航行的定义与意义
定义
宇宙航行是指人类利用航天器在太空中进行探索、研究 、运输和其他活动的总称。
广泛的科学探测和地质分析。
火星2020任务
03
美国新一轮的火星探测任务，旨在寻找火星上曾经存在生命的
证据，并为未来火星载人任务做准备。
06
宇宙航行的挑战与前景
宇宙航行面临的技术挑战
航天器设计与制造
需要解决极端环境下的材料、结构和推进系统等 问题，确保航天器的稳定性和安全性。
宇宙环境适应性
宇宙中存在真空、辐射、微重力等极端条件，对 航天器和宇航员都提出了严峻的挑战。
高一物理必修课件宇宙航行
探索月球资源、建立月球基地 ，为未来深空探测和星际航行 打下基础。
火星探测任务
寻找火星生命迹象、研究火星 地质和气候等，为未来火星殖
民做准备。
载人航天器组成及工作原理
载人飞船
由轨道舱、返回舱和推进舱组成，通过运载火箭发射进入 预定轨道，完成任务后返回地面。
空间站
由多个舱段组成，包括居住舱、实验舱、服务舱等，通过 运载火箭发射并在太空中组装，提供长期驻留和科研平台 。
通信领域
实现全球通信、移动通信、卫 星电视广播等。
资源领域
调查地球资源分布、监测环境 状况、评估自然灾害等。
军事领域
进行侦察、监视、通信、导航 等军事活动。
05
空间探测技术与应用
空间探测任务类型及目标
探测任务类型
包括飞越、硬着陆、软着陆、取样返回、无人航天器探测、 载人航天器探测等。
探测目标
月球、火星、金星、水星等近地天体，以及小行星、彗星等 太阳系内小天体。
了解了宇宙航行的历史、现状 和未来发展趋势，包括人类对 太空的探索、太空旅游、深空 探测等。
学生自我评价报告
通过本课程的学习，我对宇宙航 行有了更深入的了解和认识，掌
握了相关的基本知识和技术。
在学习过程中，我积极参与课堂 讨论和实验活动，与同学和老师
进行了良好的交流和合作。
通过自我学习和思考，我能够解 决一些实际问题，并具备了一定
04
卫星技术与应用
卫星分类及功能
气象卫星
观测和预报天气、 气候、环境等。
导航卫星
提供全球定位、导 航和授时服务。
通信卫星
提供电话、电视、 广播、数据传输等 通信服务。
资源卫星
调查和研究地球资 源、环境、灾害等 。
火星探测任务
寻找火星生命迹象、研究火星 地质和气候等，为未来火星殖
民做准备。
载人航天器组成及工作原理
载人飞船
由轨道舱、返回舱和推进舱组成，通过运载火箭发射进入 预定轨道，完成任务后返回地面。
空间站
由多个舱段组成，包括居住舱、实验舱、服务舱等，通过 运载火箭发射并在太空中组装，提供长期驻留和科研平台 。
通信领域
实现全球通信、移动通信、卫 星电视广播等。
资源领域
调查地球资源分布、监测环境 状况、评估自然灾害等。
军事领域
进行侦察、监视、通信、导航 等军事活动。
05
空间探测技术与应用
空间探测任务类型及目标
探测任务类型
包括飞越、硬着陆、软着陆、取样返回、无人航天器探测、 载人航天器探测等。
探测目标
月球、火星、金星、水星等近地天体，以及小行星、彗星等 太阳系内小天体。
了解了宇宙航行的历史、现状 和未来发展趋势，包括人类对 太空的探索、太空旅游、深空 探测等。
学生自我评价报告
通过本课程的学习，我对宇宙航 行有了更深入的了解和认识，掌
握了相关的基本知识和技术。
在学习过程中，我积极参与课堂 讨论和实验活动，与同学和老师
进行了良好的交流和合作。
通过自我学习和思考，我能够解 决一些实际问题，并具备了一定
04
卫星技术与应用
卫星分类及功能
气象卫星
观测和预报天气、 气候、环境等。
导航卫星
提供全球定位、导 航和授时服务。
通信卫星
提供电话、电视、 广播、数据传输等 通信服务。
资源卫星
调查和研究地球资 源、环境、灾害等 。
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 ↑)
《高一物理宇宙航行》课件
离子推进器是一种利用静电场加速离子喷出来产生推力的火箭发动机，具有比冲高、效率高 、推进力大的优点。随着技术的不断发展，离子推进器有望在未来成为深空探测和太空旅行 的主流推进方式。
离子推进器的原理是将气态工质电离，并在强电场的作用下将离子加速喷出来，通过反作用 力推动航天器进行姿态调整或者轨道转移任务。相比传统的化学推进方式，离子推进器具有 更高的推进效率和经济性，适合长期在轨运行和重复使用。
详细描述
牛顿第三定律在日常生活和工程中有着广泛的应用。例如，火箭能够升空是因为燃料燃烧产生的气体 向下喷射，根据牛顿第三定律，火箭受到向上的反作用力，从而使火箭升空。另外，在机械工程中， 作用力和反作用力也是设计和分析机械系统的重要依据。
03
宇宙航行的基本原理
火箭推进原理
化学火箭推进
核聚变火箭推进
通过燃烧化学物质产生高速气体，通 过喷嘴产生反作用力推动火箭前进。
利用核聚变反应产生能量，推动火箭 前进。
电火箭推进
利用电能将推进剂加热或高速喷射， 实现推进。
宇宙速度的层次
01
02
03
第一宇宙速度
航天器绕地球表面运行的 速度，也是航天器脱离地 球引力的最小速度。
第二宇宙速度
航天器脱离地球引力束缚 ，进入太阳系内运行的最 小速度。
中国空间站将开展更多的科学实验和技术验证，加强国际合作，为人类探索太 空做出贡献。同时，中国还计划建设更大规模的空间站，以满足更多科学研究 和应用需求。
05
月球探测与火星探测
月球探测的意义与成果
意义
月球探测是研究月球科学的重要手段，有助于深入了解月球 的形成、演化和太阳系起源等科学问题。同时，月球探测也 是人类拓展太空探索和开发的重要步骤，为未来太空旅游和 资源利用奠定基础。
离子推进器的原理是将气态工质电离，并在强电场的作用下将离子加速喷出来，通过反作用 力推动航天器进行姿态调整或者轨道转移任务。相比传统的化学推进方式，离子推进器具有 更高的推进效率和经济性，适合长期在轨运行和重复使用。
详细描述
牛顿第三定律在日常生活和工程中有着广泛的应用。例如，火箭能够升空是因为燃料燃烧产生的气体 向下喷射，根据牛顿第三定律，火箭受到向上的反作用力，从而使火箭升空。另外，在机械工程中， 作用力和反作用力也是设计和分析机械系统的重要依据。
03
宇宙航行的基本原理
火箭推进原理
化学火箭推进
核聚变火箭推进
通过燃烧化学物质产生高速气体，通 过喷嘴产生反作用力推动火箭前进。
利用核聚变反应产生能量，推动火箭 前进。
电火箭推进
利用电能将推进剂加热或高速喷射， 实现推进。
宇宙速度的层次
01
02
03
第一宇宙速度
航天器绕地球表面运行的 速度，也是航天器脱离地 球引力的最小速度。
第二宇宙速度
航天器脱离地球引力束缚 ，进入太阳系内运行的最 小速度。
中国空间站将开展更多的科学实验和技术验证，加强国际合作，为人类探索太 空做出贡献。同时，中国还计划建设更大规模的空间站，以满足更多科学研究 和应用需求。
05
月球探测与火星探测
月球探测的意义与成果
意义
月球探测是研究月球科学的重要手段，有助于深入了解月球 的形成、演化和太阳系起源等科学问题。同时，月球探测也 是人类拓展太空探索和开发的重要步骤，为未来太空旅游和 资源利用奠定基础。
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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5 宇宙航行
基础知识研读
深层互动探究
金榜冲关必备
达标对点演练
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深层互动探究
金榜冲关必备
达标对点演练
1．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度． 2 ．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.
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)．
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解析 第一宇宙速度又叫环绕速度，A对，B错；卫星绕地 v1 mM 球运转时，万有引力提供向心力，由G 2 ＝m R 可知，第 R 一宇宙速度v1＝ 错．
答案 A
2
GM R ，与地球的质量和半径有关，C、D
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达标对点演练
提示：卫星绕地球做圆周运动飞行时的轨道半径越小，其线 速度就越大，最大速度等于第一宇宙速度7.9 km/s，(1)错； 地球卫星的最小发射速度为7.9 km/s，即第一宇宙速度．
(1)错 (2)对
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2.关于宇宙速度，下列说法正确的是
(
)．
A．第一宇宙速度是能使人造地球卫星绕地球飞行的最小
卫星在轨道上运行时，若卫星的轨道为圆形，则卫星受到的
万有引力全部提供卫星做匀速圆周运动的向心力． 设卫星的轨道半径为r，线速度大小为v，角速度大小为ω， 周期为T，向心加速度大小为a. 根据万有引力定律、牛顿第二定律和向心力公式得
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ma 2 v mr Mm G 2 ＝ 2 r mrω 4π2 mr 2 T
达标对点演练
解析
在绕地球做匀速圆周运动的空间站中，宇航员仍受万
有引力作用，万有引力充当向心力，对支持物不再有压力， 对悬挂物不再有拉力，处于完全失重状态，所以此时宇航员
受且只受万有引力的作用．A项正确．
答案 A
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人造卫星的运动规律 人造卫星的向心加速度、线速度、角速度、周期与半径的关 系
2．原理 匀速圆周 运动， 一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做_________
v2 Mm 万有引力 提供，即G 2 ＝ m 向心力由地球对它的_________ r ，则 r 卫星在轨道上运行的线速度v＝ GM r .
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思考1：卫星离地面越高，其线速度是越大还是越小？
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4．如图6－5－2所示，宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的 空间站中会完全失重，下列说法中正确的是 ( )．
A．宇航员仍受万有引力的作用
B．宇航员受力平衡 C．宇航员受万有引力和向心力 D．宇航员不受任何作用力 图6－5－2
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金榜冲关必备
GM a＝ r2 r越大，a越小 GM v＝ r r越大，v越小 ⇒ GM ω＝ 3 r越大，ω越小 r 4π2r3 T＝ r越大，T越大 GM
动任务． 2010年 10月 1日 18时 59分 57秒“嫦娥二号”卫星在西昌卫星 发射中心发射成功．
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金榜冲关必备
达标对点演练
2011年 11月 3日和 14日，“神舟八号”飞船与“天宫一号” 目标飞行器两次成功对接． 2012 年 6 月 16 日，“神舟九号”飞船及三名宇航员顺利升 空．
基础知识研读 深层互动探究 金榜冲关必备 达标对点演练
宇宙速度 数值 第一宇宙速 ____km/s 7.9 意义
卫星在地球表面附近绕地球做
_____________ 匀速圆周运动 的速度
度 第二宇宙速
度 第三宇宙速 度
____km/s 11.2 地面发射速度
使卫星挣脱______ 地球 引力束缚的最小
提示：由v＝ GM r 可知，卫星离地面越高，线速度越小．
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1 ．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原
来的2倍，仍做圆周运动，则 ( )． A．根据公式 v＝ ωr，可知卫星运动的线速度将增大到原 来的2倍
v2 B．根据公式 F＝m r ，可知卫星所需的向心力将减少到原来 1 的 2
深层互动探究
金榜冲关必备
达标对点演练
人造地球卫星 1．牛顿的设想 初速度 如图 6 － 5 － 1 所示，当物体的 _______ 足够大时，它将会围绕地球旋转而不
Байду номын сангаас
再落回地球表面，成为一颗绕地球转
人造地球卫星 ． 动的_____________ 图6－5－1
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金榜冲关必备
达标对点演练
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金榜冲关必备
达标对点演练
Mm C．根据公式 F＝G 2 ，可知地球提供的向心力将减小到原 r 1 来的 4 D．根据上述 B 和 C 中给出的公式，可知卫星运动的线速度 2 将减小到原来的 2
解析 从 v＝
GM r 看出，离地球越远的卫星速度越小，当
1 半径加倍时，地球对卫星的万有引力变为原来的 ，即地球 4 1 2 提供的向心力减小到原来的 ，速度变为原来的 倍． 4 2 答案 CD
梦想成真 1957年10月_____ 苏联 成功发射了第一颗人造卫星；
月球 ； 1969年7月美国“阿波罗11号”登上______
2003年10月15日我国航天员_______ 杨利伟 踏入太空； 2007年10月24日我国“嫦娥一号”发射升空；
2008年 9月 27日“神舟七号”宇航员翟志刚顺利完成出舱活
使卫星挣脱_____引力束缚的_____ 最小 太阳 ____km/s 16.7 地面发射速度
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思考2：下列说法是否正确：
(1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s. ( (2)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s.( ) )
发射速度 B．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 C．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速 度
D．第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度
答案 A
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3．关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是(
A．第一宇宙速度又叫环绕速度 B．第一宇宙速度又叫脱离速度 C．第一宇宙速度跟地球的质量无关 D．第一宇宙速度跟地球的半径无关
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1．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度． 2 ．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.
基础知识研读
)．
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金榜冲关必备
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解析 第一宇宙速度又叫环绕速度，A对，B错；卫星绕地 v1 mM 球运转时，万有引力提供向心力，由G 2 ＝m R 可知，第 R 一宇宙速度v1＝ 错．
答案 A
2
GM R ，与地球的质量和半径有关，C、D
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提示：卫星绕地球做圆周运动飞行时的轨道半径越小，其线 速度就越大，最大速度等于第一宇宙速度7.9 km/s，(1)错； 地球卫星的最小发射速度为7.9 km/s，即第一宇宙速度．
(1)错 (2)对
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2.关于宇宙速度，下列说法正确的是
(
)．
A．第一宇宙速度是能使人造地球卫星绕地球飞行的最小
卫星在轨道上运行时，若卫星的轨道为圆形，则卫星受到的
万有引力全部提供卫星做匀速圆周运动的向心力． 设卫星的轨道半径为r，线速度大小为v，角速度大小为ω， 周期为T，向心加速度大小为a. 根据万有引力定律、牛顿第二定律和向心力公式得
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ma 2 v mr Mm G 2 ＝ 2 r mrω 4π2 mr 2 T
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解析
在绕地球做匀速圆周运动的空间站中，宇航员仍受万
有引力作用，万有引力充当向心力，对支持物不再有压力， 对悬挂物不再有拉力，处于完全失重状态，所以此时宇航员
受且只受万有引力的作用．A项正确．
答案 A
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人造卫星的运动规律 人造卫星的向心加速度、线速度、角速度、周期与半径的关 系
2．原理 匀速圆周 运动， 一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做_________
v2 Mm 万有引力 提供，即G 2 ＝ m 向心力由地球对它的_________ r ，则 r 卫星在轨道上运行的线速度v＝ GM r .
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思考1：卫星离地面越高，其线速度是越大还是越小？
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4．如图6－5－2所示，宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的 空间站中会完全失重，下列说法中正确的是 ( )．
A．宇航员仍受万有引力的作用
B．宇航员受力平衡 C．宇航员受万有引力和向心力 D．宇航员不受任何作用力 图6－5－2
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GM a＝ r2 r越大，a越小 GM v＝ r r越大，v越小 ⇒ GM ω＝ 3 r越大，ω越小 r 4π2r3 T＝ r越大，T越大 GM
动任务． 2010年 10月 1日 18时 59分 57秒“嫦娥二号”卫星在西昌卫星 发射中心发射成功．
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2011年 11月 3日和 14日，“神舟八号”飞船与“天宫一号” 目标飞行器两次成功对接． 2012 年 6 月 16 日，“神舟九号”飞船及三名宇航员顺利升 空．
基础知识研读 深层互动探究 金榜冲关必备 达标对点演练
宇宙速度 数值 第一宇宙速 ____km/s 7.9 意义
卫星在地球表面附近绕地球做
_____________ 匀速圆周运动 的速度
度 第二宇宙速
度 第三宇宙速 度
____km/s 11.2 地面发射速度
使卫星挣脱______ 地球 引力束缚的最小
提示：由v＝ GM r 可知，卫星离地面越高，线速度越小．
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1 ．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原
来的2倍，仍做圆周运动，则 ( )． A．根据公式 v＝ ωr，可知卫星运动的线速度将增大到原 来的2倍
v2 B．根据公式 F＝m r ，可知卫星所需的向心力将减少到原来 1 的 2
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人造地球卫星 1．牛顿的设想 初速度 如图 6 － 5 － 1 所示，当物体的 _______ 足够大时，它将会围绕地球旋转而不
Байду номын сангаас
再落回地球表面，成为一颗绕地球转
人造地球卫星 ． 动的_____________ 图6－5－1
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金榜冲关必备
达标对点演练
Mm C．根据公式 F＝G 2 ，可知地球提供的向心力将减小到原 r 1 来的 4 D．根据上述 B 和 C 中给出的公式，可知卫星运动的线速度 2 将减小到原来的 2
解析 从 v＝
GM r 看出，离地球越远的卫星速度越小，当
1 半径加倍时，地球对卫星的万有引力变为原来的 ，即地球 4 1 2 提供的向心力减小到原来的 ，速度变为原来的 倍． 4 2 答案 CD
梦想成真 1957年10月_____ 苏联 成功发射了第一颗人造卫星；
月球 ； 1969年7月美国“阿波罗11号”登上______
2003年10月15日我国航天员_______ 杨利伟 踏入太空； 2007年10月24日我国“嫦娥一号”发射升空；
2008年 9月 27日“神舟七号”宇航员翟志刚顺利完成出舱活
使卫星挣脱_____引力束缚的_____ 最小 太阳 ____km/s 16.7 地面发射速度
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思考2：下列说法是否正确：
(1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s. ( (2)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s.( ) )
发射速度 B．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 C．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速 度
D．第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度
答案 A
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3．关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是(
A．第一宇宙速度又叫环绕速度 B．第一宇宙速度又叫脱离速度 C．第一宇宙速度跟地球的质量无关 D．第一宇宙速度跟地球的半径无关