人教版高中物理必修二宇宙航行公开课-PPT
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人教版高中物理必修二第六章第五节 宇宙航行 课件(共34张PPT)
但还在地球的引力范围之内。
v3=16.7km/s v2=11.2km/s
地球 v1=7.9km/s
3、第三宇宙速度：v=16.7km/s， 物体会挣脱太阳引力束缚，飞
11.2km/s>v>7.9km/s
到太阳系外。
逃逸速度
描述卫星运动的量？
线速度、角速度、周期与半径的关系？
(1)由
G
Mm r2
m v2 r
得:ｖ＝
GM r
(2)由ＧMm/r2＝ｍω２ｒ 得：ω＝
GM r3
mR
R3
(3)由GMm/r2＝４π２ T2 得：Ｔ＝２π GM
可见：V 、W 、T 与 r 为 一 一对应关系
三、同步卫星 (通信卫星)
1、同步卫星：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，轨道平面与赤道平面重合，T＝24h.
请大家阅读P44--P45的内容。
三、梦想成真
第一颗人造卫星
1957年10月4日
苏联
第一艘载人飞船
1961年4月12日 苏联 加加林 东方一号载人飞船
第一次登上月球
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
讨论2 轨道越高，卫星的环绕速度越小，是否 发射也越容易呢？
要使稳定后运动轨道半径越大，卫星的发射速度
要求第越一大 宇宙速度为最小的发射速度
2、第二宇宙速度：v=11.2km/，
物体会克服地球的引力，永远
离开地球。
脱离速度
说明：若速度大于7.9km/s
而小于11.2km/s，物体绕地球
【最新】人教版物理必修二6.5 宇宙航行 课件 (共58张PPT)
v1
GM R
6.671011 5.891024 6.37106
m / s 7.9km / s
这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做 匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫 做第一宇宙速度。
§6.5 宇宙航行
近地卫星的周期
R T 2 GM 地
3
(6.37 10 ) 2 3.14 s 11 24 6.67 10 5.98 10
§6.5 宇宙航行
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
人造卫星的轨道
立体
赤道平面
平面
所有卫星都在以地心为圆心的轨道上
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
人造卫星的轨道
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
梦想成真（航空领域重大成就）
则：r v ω a “全部固定”
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
圆轨道在赤道平面，即 在赤道的正上方；周 期与地球自转周期相 同，为24小时；绕行 方向为自西向东。
大家能否计 算出同步卫星 的高度，线速 度呢？
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
2、地球同步卫星的运行特征
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）
v1 V1、V2。则 大小分别为 v2
A.
B
R2 R1
等于(
)
R R
3 1 3 2
B.
C.
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
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。
人教版高一物理必修2第六章6.5宇宙航行(共30张PPT)(优质版)
T = 2π R g
=84.6min 最小周期
问题：能否发射一颗周期为８０分钟的人造卫星？
二、宇宙速度
2、第二宇宙速度
大小：v=11.2km/s 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。
3、第三宇宙速度
“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
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．
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
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＝
-
km
线速度： v2r2 3 .1 4 4 .2 3 17 7 m 0/s 3 .1 k/m s
T
2 4 3600
6.5 宇宙航行
为什么飞船能像月亮那样围绕地球旋转？ 飞船在什么条件下能挣脱地球的束缚？
实际的卫星发射过程 简化的卫星发射过程
火箭发射 火箭飞行过 大炮发射 卫星飞行过
程中，除了受引力外， 程中，只受引力，完全
还受向前的推力。
凭借惯性进入轨道。
v发 射
v运行
运行速度： 指卫星在轨道上绕 地球转动时的线速度
7.4宇宙航行-人教版高中物理必修第二册课件(共21张PPT)
一、牛顿的设想
牛顿曾设想, 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- - - - -当速度足 够大时, 物体就围绕地 球旋转,成为一颗人造 卫星
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7.4 宇宙航行
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课前回顾
万有引力：
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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
周运动的速度，叫做第一宇宙
速度。
在地球上，卫星的最小发射速度
v1 7.9km / s （小于该速度则发射不成功）
轨道：贴着地球表面（附近）转动的速度
被称为：地球的第一宇宙速度
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计算：贴着地球表面转 动的那颗卫星，它的速 度是多少？
新人教 必修二高中物理6.5 宇宙航行 课件(共17张PPT)
3、第三宇宙速度（逃逸速度） v3=16.7 km/s
二、人造卫星的发射速度和环绕速度
（1）发射速度：指被发射物在地面附近离开发 射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能 量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地 球引力上升一定的高度，进入运动轨道。
（2）环绕速度：是指卫星在进入运行轨道后绕 地球做匀速圆周运动的线速度。
宇宙航行
问题： 抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落 下来？卫星月亮没有落下来必须具备什么条件？
牛顿的思考与设想：
抛出的速度v越大时，落
地点越远，速度不断增大， 将会出现什么结果？
牛顿人造卫星原理图
牛顿的设想过程
计算：
以多大的速度抛出一个物体，它才会绕地球表面 运动，不会落下来？(已知地球半径R=6400km， 万有引力常量Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 , 地球质 量M=5.89×1024kg)
结论： 地球同步卫星必须发 射在赤道正上方的固定高 度，并且以固定的速度环 绕地球做圆周运动。
四、地球同步卫星运行的规律
（1）周期一定T=24h （2）在赤道平面内 （3）高度一定
五、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？
五、变轨问题
思考：变轨时由低轨到高轨时要加速，与
法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力
（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2， R=6400km）
法二：重力等于物体作圆周运动的向心力
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s． 它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周 运动所必须具备的速度．
2、第二宇宙速度（脱离速度）v2=11.2 km/s
二、人造卫星的发射速度和环绕速度
（1）发射速度：指被发射物在地面附近离开发 射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能 量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地 球引力上升一定的高度，进入运动轨道。
（2）环绕速度：是指卫星在进入运行轨道后绕 地球做匀速圆周运动的线速度。
宇宙航行
问题： 抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落 下来？卫星月亮没有落下来必须具备什么条件？
牛顿的思考与设想：
抛出的速度v越大时，落
地点越远，速度不断增大， 将会出现什么结果？
牛顿人造卫星原理图
牛顿的设想过程
计算：
以多大的速度抛出一个物体，它才会绕地球表面 运动，不会落下来？(已知地球半径R=6400km， 万有引力常量Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 , 地球质 量M=5.89×1024kg)
结论： 地球同步卫星必须发 射在赤道正上方的固定高 度，并且以固定的速度环 绕地球做圆周运动。
四、地球同步卫星运行的规律
（1）周期一定T=24h （2）在赤道平面内 （3）高度一定
五、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？
五、变轨问题
思考：变轨时由低轨到高轨时要加速，与
法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力
（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2， R=6400km）
法二：重力等于物体作圆周运动的向心力
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s． 它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周 运动所必须具备的速度．
2、第二宇宙速度（脱离速度）v2=11.2 km/s
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；
新人教版高中物理必修二《65 宇宙航行》课件(共22张PPT)
确定高度h ？
所有的同步卫星只能分布在赤道上方 的一个确定轨道上
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。
思考题？？？
下面是一些卫星图 片 请看-----------
中星6号卫星(ChinaSat-6) 是公司拥有的通信广播卫星， 采用东方红3号平台，有中国 空间技术研究院自行研制生产， 于1997年5月12日由长征3号 甲运载火箭在西昌卫星发射中 心发射成功并定点于东经125 度地球同步轨道。星上拥有 24个C频段转发器。波束覆盖 中国全境，主服务区覆盖中国 大陆及台湾和海南岛，第二服 务区覆盖东沙、中沙、西沙等 岛屿。
中星6号卫中星兴现为6号邮电干线
通信、专用卫星通信、临时电 视节目、全国无线寻呼、会议 电视、数据广播等提供传输服 务。
Hale Waihona Puke 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 时，卫星就会脱离地球的吸 引，不在绕地球运行。我们 把这个速度叫第二宇宙速度。 达到第二宇宙速度的还受到 太阳的引力。
V2=11.2km/s
地球
V1=7.9km/s
GM
(3)由F＝４π２
mR
r3
得：Ｔ＝２π
R3
T2
GM
可见：V 、W 、T 与 r 为 一 一对应关系
同学们再算算，近地卫星的周 期又是多少呢？
我们能否发射一颗周期为50min的卫星呢？
什么是地球同步卫星？
所谓地球同步卫星是指相对于地面静止
的人造卫星，它的周期T＝２４ｈ
所有的同步卫星只能分布在赤道上方 的一个确定轨道上
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。
思考题？？？
下面是一些卫星图 片 请看-----------
中星6号卫星(ChinaSat-6) 是公司拥有的通信广播卫星， 采用东方红3号平台，有中国 空间技术研究院自行研制生产， 于1997年5月12日由长征3号 甲运载火箭在西昌卫星发射中 心发射成功并定点于东经125 度地球同步轨道。星上拥有 24个C频段转发器。波束覆盖 中国全境，主服务区覆盖中国 大陆及台湾和海南岛，第二服 务区覆盖东沙、中沙、西沙等 岛屿。
中星6号卫中星兴现为6号邮电干线
通信、专用卫星通信、临时电 视节目、全国无线寻呼、会议 电视、数据广播等提供传输服 务。
Hale Waihona Puke 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 时，卫星就会脱离地球的吸 引，不在绕地球运行。我们 把这个速度叫第二宇宙速度。 达到第二宇宙速度的还受到 太阳的引力。
V2=11.2km/s
地球
V1=7.9km/s
GM
(3)由F＝４π２
mR
r3
得：Ｔ＝２π
R3
T2
GM
可见：V 、W 、T 与 r 为 一 一对应关系
同学们再算算，近地卫星的周 期又是多少呢？
我们能否发射一颗周期为50min的卫星呢？
什么是地球同步卫星？
所谓地球同步卫星是指相对于地面静止
的人造卫星，它的周期T＝２４ｈ
人教版高中物理必修二第六章第五节《宇宙航行》公开课教学课件共26张PPT
1998年5月2日 中国自行研制生产的“长二丙”改进 型运载火箭在太原卫星发射中心发射
神舟一号 1999年11月20日 第一次 测试飞行，成功实现天地往返。
神舟二号 2001年01月09日 第一艘 正样无人飞船。飞行试验的主要目 的是对工程各系统从发射到运行、 返回、留轨的全过程进行考核， 检 验各技术方案的正确性与匹配性， 取得与载人飞行有关的科学数据和 实验数据。
（卫星挣脱太阳引力束缚飞到太阳系以外的星系的 最小发射速度）
二：卫星运动规律
1、推导
卫星绕地球的运行线速度v 、周期 T、角 速度ω、向心加速度a与卫星轨道半径r的 关系.（已知：地球质量M,卫星的质量为m 卫星距地心距离为r,引力常量G ）
2：结论
（1）卫星轨道半径越大 周期越大、线速度越小、
神舟八号 2011年11月01日 由改进型 “长征二号”F遥八火箭顺利发射升空 。2011年11月3日凌晨，与组合天宫一 号成功实施首次交会对接任务，成为 中国空间实验室的一部分。
神舟九号 2012年6月16日下午 首次载 人交会对接任务3名航天员进入太空， 景海鹏、刘旺和刘洋（中国首位女航 天员）。6月18日下午，神舟九号成功
一个人最完美和最强 烈的情感来自面对不 解之迷！
让我们为祖国的强 盛而骄傲！
宇宙航行
物理必修二第六章第五节
教学目标
（1）掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度 （2）卫星运动规律 （3）卫星稳定运动的条件 （4）同步卫星
教学重点、难点
（1）第一宇宙速度的推导 （2）人造卫星运行速度与卫星发射速度的区别
一：三种宇宙速度
1、实验
v0 V
2、牛顿的设想
英国科学家牛顿 在1687年出版的《自然哲学的数 (1643-1727) 学原理》中，牛顿设想抛出速度 足够大时，物体就不会落回地面。
神舟一号 1999年11月20日 第一次 测试飞行，成功实现天地往返。
神舟二号 2001年01月09日 第一艘 正样无人飞船。飞行试验的主要目 的是对工程各系统从发射到运行、 返回、留轨的全过程进行考核， 检 验各技术方案的正确性与匹配性， 取得与载人飞行有关的科学数据和 实验数据。
（卫星挣脱太阳引力束缚飞到太阳系以外的星系的 最小发射速度）
二：卫星运动规律
1、推导
卫星绕地球的运行线速度v 、周期 T、角 速度ω、向心加速度a与卫星轨道半径r的 关系.（已知：地球质量M,卫星的质量为m 卫星距地心距离为r,引力常量G ）
2：结论
（1）卫星轨道半径越大 周期越大、线速度越小、
神舟八号 2011年11月01日 由改进型 “长征二号”F遥八火箭顺利发射升空 。2011年11月3日凌晨，与组合天宫一 号成功实施首次交会对接任务，成为 中国空间实验室的一部分。
神舟九号 2012年6月16日下午 首次载 人交会对接任务3名航天员进入太空， 景海鹏、刘旺和刘洋（中国首位女航 天员）。6月18日下午，神舟九号成功
一个人最完美和最强 烈的情感来自面对不 解之迷！
让我们为祖国的强 盛而骄傲！
宇宙航行
物理必修二第六章第五节
教学目标
（1）掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度 （2）卫星运动规律 （3）卫星稳定运动的条件 （4）同步卫星
教学重点、难点
（1）第一宇宙速度的推导 （2）人造卫星运行速度与卫星发射速度的区别
一：三种宇宙速度
1、实验
v0 V
2、牛顿的设想
英国科学家牛顿 在1687年出版的《自然哲学的数 (1643-1727) 学原理》中，牛顿设想抛出速度 足够大时，物体就不会落回地面。
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人 教 版 高 中 物理必 修二宇6 .宙5航宇行宙 公航开行课( 共-PP3T3张 PPT)
6.注意区别:地球赤道上的物体,近地卫星,同步卫星
运行半 径r
运行周 期T
线速度 的计算
向心加 速度的 计算 向心加 速度之 比
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同 步 卫 星 h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/s T=24h
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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
天平 弹簧秤测重力
液体压强计
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例1.关于地球同步卫星,下列说法正确的是（ AC ） A.它的运行速度小于7.9km/s B.它的运行速度大7.9km/s C.它的周期是24h,且轨道平面于赤道平面重 D.每一个地球同步卫星离开地面的高度是不同的
3.同步卫星应用:卫星通信、广播,天气预报、导航、地球 资源探测、育种、军事应用等
4.同步卫星高度固定不变
M m m 42R h h 3G2 M R T 3 .6 14k 0
R h 2 T 2
42
线速度：v2r2 3 .1 4 .2 3 17 7 m 0/s 3 .1 k/m s
求:1.多少时间后两卫星第二次相遇?
2.多少时间后两卫星第一次相距最远?
2
t T1
2t
T2
2t
T1T2
2T2 T1
2 t 2
T1 T2
t
t
T1T2
T2 T1
m1
v2
Q
m2
3.神六变轨:神六飞船入轨后先是在近
地点200公里,远地点350公里的椭圆 v3
轨道上运行,然后变轨到距地面343公
里的圆形轨道.比较v1、v2、v3的大小?
an1 an3 an2
8.近地卫星、同步卫星、月球三者比较 (1)谁周期长? (2)谁角速度大? (3)谁轨道半径大?
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例2.同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星,关于同
步卫星的说法中正确的是(D )
A.它可以在地面上任一点的正上方,且离地心的距离可按 需要选择不同值 B.它可以在地面上任一点的正上方,但离地距离是一定的 C.它只能在赤道的正上方,但离地心的距离可按需要选择 不同值 D.它只能在赤道的正上方,且离地心的距离是一定的
P v1
v1__>__v2 人 教 版 高 中 物理必 修二宇6 .宙5航宇行宙 公航开行课( 共-PP3T3张 PPT)
v2__<__v3 v1__>__v3
v1>v3>v2
人 教 版 高 中 物理必 修二 6 . 5宇宙 航行 ( 共 33张 PPT)
二.卫星变轨
6.5宇宙航行(第2课时)
知识回顾
卫星环绕地球做匀速圆周 v 运动的线速度
GrMF万＝F向
人
造 卫 星
第（ 一环 宇绕
推导 F万F向v
GM R
宇 宙 速 度
宇宙速度
宙速
速度
卫星绕地球运
度 ） v17.9Km /s的发最射大卫速星度的最小
速度
第二宇宙速度（脱离速度）v2 11.2Km/ s
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例3.如图所示,有A、B两个卫星绕地球做圆周运动,旋转方
向相同,A卫星的周期为T1,B卫星的周期为T2,在某一时刻 两卫星第一次相遇(即两卫星距离最近)
T
2 4 3600
角速度： 22 3 .1r 4a /s d 7 .3 1 5 0 ra /s T 2 4 3600
5.同步卫星的个数: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.
注:凡是人造卫星的问题都可从万有引力=向心力去
列运动F 方n 程G ,M 即r2: m m n m av r 2 m 2 r m 4 T 2 2r m v
地球赤道上的 物体 R地
24h
V=ωR地
ma=mω2R =GMm/R地2=mg
a同/a物 =r同/ R =6.6/1
近地卫星 R地
85分钟（1.4h）
v GM r近
ma= GMm/r近2
a同/a近 ＝r近 2/r同2 =1/(6.6)2
同步卫星 6.6R地
24h
v
GM r同
r同
ma=mω2r ＝GMm/r同2
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7.赤道上随地球自转的物体,近地卫星,同步卫星都绕地心
F 运1动m ,但n 是1 a 万m 有(2 T 引)力2R (a n)3 有.3什 8 么1区 2 0 别N ？
F F 3 2 m m n 3n a 2a G G R M M R h2 2m m m 9(.7 2 T )1 2R 10 2 N h
第三宇宙速度（ 度逃 ） v3 逸 16速 .7Km/s
一.地球同步卫星
人类在宇宙发射了多种多样的人 造卫星,其中有一种特别的卫星称 为地球同步卫星(常用做通讯卫星)
1.地球同步卫星:相对于地面静止 且与地球自转具有相同周期的卫 星叫地球同步卫星。
2.同步卫星特点(1)在赤道平面内 (2)周期一定T=24h(3)高度一定 所有同步卫星只能分布在赤道上 方一个确定轨道上,定高度、定周 期、定速率、定角速度、定轨道
T=84分钟
9.人造卫星的超重和失重 人教版高中物理必修二宇6.宙5航宇行宙公航开行课(共-PP3T3张PPT) (1)发射和回收阶段
发射 加速上升
超重
回收 减速下降
超重
(2)沿圆轨道正常运行
只受重力
a=g
完全失重
与重力有关的现象全部消失
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