人教版高一物理必修二第六章6.5 宇宙航行专题 卫星变轨(共19张PPT)[最新推荐课件]
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【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.
人教版高中物理必修二 第六章第5节 宇宙航行 (共39张)PPT课件
为r，求该卫星运行速度v。
近地卫星的运行速度是多大呢？
已 知 ： G 6 .6 7 1 0 1 1 N m 2 /k g 2 R6.37106m M5.891024kg
v m/s GM R
6.6710115.891024 6.4106
7.9km/s
2020/10/1
14
近地卫星的运行速度是多大呢？
2020/10/1
32
课堂小结：
33
练习：
34
35
2.关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ACD） A.它的运行速度小于7.9km/s B.它的运行速度大于7.9km/s C.它的周期是24h，且轨道平面与赤道平面重合 D.每一个地球同步卫星离地面的高度是一样的
36
37
38
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
40
设卫星离地面高度为h
由 GM 地 m卫 (R 地 h)2
m卫
(
2
T
)2
(R
地
h)h
3
解得h
GM 地T 2
4 2
R地
3.6 104 km
5.6R地
地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h ？
2020/10/1
30
2020/10/1
31
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。
10
2020年10月1日星期四
我国在1970年4月20日 发射了第一颗人造地球 卫星
2003年10月15日，神州五号 载人宇宙飞船发射升空
11
近地卫星的运行速度是多大呢？
已 知 ： G 6 .6 7 1 0 1 1 N m 2 /k g 2 R6.37106m M5.891024kg
v m/s GM R
6.6710115.891024 6.4106
7.9km/s
2020/10/1
14
近地卫星的运行速度是多大呢？
2020/10/1
32
课堂小结：
33
练习：
34
35
2.关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ACD） A.它的运行速度小于7.9km/s B.它的运行速度大于7.9km/s C.它的周期是24h，且轨道平面与赤道平面重合 D.每一个地球同步卫星离地面的高度是一样的
36
37
38
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
40
设卫星离地面高度为h
由 GM 地 m卫 (R 地 h)2
m卫
(
2
T
)2
(R
地
h)h
3
解得h
GM 地T 2
4 2
R地
3.6 104 km
5.6R地
地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h ？
2020/10/1
30
2020/10/1
31
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。
10
2020年10月1日星期四
我国在1970年4月20日 发射了第一颗人造地球 卫星
2003年10月15日，神州五号 载人宇宙飞船发射升空
11
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
新人教高一物理必修二同步教学课件 6.5宇宙航行 (共27张PPT)
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……
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
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。………..
使卫星v加 1,使m 速 R12v 到 GM R2 m
mv2 R
G
Mm R2
1
F引
2
v
L
v2
F引
mv22 L
G
Mm L2
使
卫
星
进
v3
入
更
v2
高
轨
道
做
圆
周
运 动
使卫星v3 加 ，速 使 mL32v到 GM L2 m
地球半径为R，则( )AD
• A． a 1 r a2 R
• C．v 1 R 2 v2 r2
B．a 1 a2
R2 r2
D．v 1 R
v2
r
• 1、在某行星上用弹簧来秤测量某一物体的重 力。在赤道上测量的示数比在两极处测量的示 数小1/10，若该行星一昼夜的运行时间为T， 万有引力常量为G，则这颗行星的密度为多少？
m1r1 m2r2
r1 m 2
r2
m1
r1r2 L
You made my day!
我们，还在路上……
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
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。………..
使卫星v加 1,使m 速 R12v 到 GM R2 m
mv2 R
G
Mm R2
1
F引
2
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L
v2
F引
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G
Mm L2
使
卫
星
进
v3
入
更
v2
高
轨
道
做
圆
周
运 动
使卫星v3 加 ，速 使 mL32v到 GM L2 m
地球半径为R，则( )AD
• A． a 1 r a2 R
• C．v 1 R 2 v2 r2
B．a 1 a2
R2 r2
D．v 1 R
v2
r
• 1、在某行星上用弹簧来秤测量某一物体的重 力。在赤道上测量的示数比在两极处测量的示 数小1/10，若该行星一昼夜的运行时间为T， 万有引力常量为G，则这颗行星的密度为多少？
m1r1 m2r2
r1 m 2
r2
m1
r1r2 L
人教版高中物理必修二 第六章第5节 宇宙航行 课件(共39张PPT)
2019年5月15日星期三
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。
2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做
匀速圆周运动的线速度。
思考：
向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪 个需要的发射速度大？哪个的运行速度大？
G
Mm r2
m
v2 r
v GM r
人造卫星的r大, 需要的发射速 度越大；而运行速度却越小。
2019年5月15日星期三
一.宇宙速度
1.第一宇宙速度（环绕速度）：v =7.9千米/秒
（地球卫星最大的运行速度，地球卫星的最小 发射速度）
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
为r，求该卫星运行速度v。
近地卫星的运行速度是多大呢？
已知：G 6.67 1011 N m2 / kg 2
R 6.37106 m M 5.89 1024 kg
v
GM R
7.9km/ s
m / s 6.6710115.891024 6.4106
2019年5月15日星期三
设卫星离地面高度为h
由 GM地m卫 (R地 h)2
m卫
(
2
T
)2 (R地
h)h
3
解得h
GM地T 2
4 2
R地
3.6104 km
5.6R地
地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h ？
2019年5月15日பைடு நூலகம்期三
2019年5月15日星期三
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。
2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做
匀速圆周运动的线速度。
思考：
向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪 个需要的发射速度大？哪个的运行速度大？
G
Mm r2
m
v2 r
v GM r
人造卫星的r大, 需要的发射速 度越大；而运行速度却越小。
2019年5月15日星期三
一.宇宙速度
1.第一宇宙速度（环绕速度）：v =7.9千米/秒
（地球卫星最大的运行速度，地球卫星的最小 发射速度）
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
为r，求该卫星运行速度v。
近地卫星的运行速度是多大呢？
已知：G 6.67 1011 N m2 / kg 2
R 6.37106 m M 5.89 1024 kg
v
GM R
7.9km/ s
m / s 6.6710115.891024 6.4106
2019年5月15日星期三
设卫星离地面高度为h
由 GM地m卫 (R地 h)2
m卫
(
2
T
)2 (R地
h)h
3
解得h
GM地T 2
4 2
R地
3.6104 km
5.6R地
地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h ？
2019年5月15日பைடு நூலகம்期三
2019年5月15日星期三
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 6.5 宇宙航行(共19张PPT)
P
Ⅱ Ⅰ
Q
vP>vQ
卫星变轨中速度的关系
思考2：卫星在轨道Ⅱ上经过Q点时的速 度为大小 vQ3 与它在轨道Ⅲ上经过Q点时的 速度大小为vQ4，试比较二者大小关系？
Ⅲ
vQ4>vQ3
P
Ⅰ Ⅱ
Q
Ⅲ
卫星变轨中加速度的关系
思考3：比较卫星在轨道Ⅰ上经过P点时 的加速度ap1 与它在轨道Ⅱ上经过P点时 的加速度ap2 的大小？ P
a p1 a p 2
Ⅰ
Ⅱ
如图，地球赤道上山丘e，近地资源卫 星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕 地球做匀速圆周运动。设e、p、q的圆周 运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度 分别为a1、a2、a3，则 A．v1>v2>v3 B．v1<v3<v2 C．a1>a2>a3 D ． a 1< a 3 < a 2
r最小，是最小发射速度 归纳：第一宇宙速度是最小发射速度，也是最 大运行速度。
三、卫星如何实现变轨？
播放视频
三次点火，两次变轨
思考：卫星如何从圆轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ
卫星在P处 向后喷火加速 万有引力不够 提供向心力
ⅠⅠ
P
Ⅲ
Ⅰ F
Ⅱ
Ⅲ
离心运动
椭圆
Q
v
思考：卫星如何从椭圆轨道Ⅱ进入圆轨道Ⅲ
卫星在Q处 向后喷火加速
万有引力与航天
—宇宙航行
一、知识回顾—宇宙速度
Mm v G 2 m r r
近地卫星
2
GM v r
r R地
v 7.9km / s
三种宇宙速度（发射速度）
第三宇宙速度:物体挣脱太阳引力,飞出太
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
【最新】人教版高中物理必修二《6-5 宇宙航行》课件(共22张PPT)
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
地球同步卫星能否位于北京正上方某一 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。
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
11.2km/s>v>7.9km/s
3、第三宇宙速度：如果物体的速度等于或大于 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。这个速度叫第三宇宙速度。
v1
Gm R
6.6710 11 5.8910 24 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。
【最新】人教版高一物理必修二教学课件 6.5 宇宙航行 (共20张PPT)
3
卫星的最小周期
我们能否发射一颗周期为 70min的卫星呢？
3.三个宇宙速度 （1）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，也叫地面附近的环绕速度。数值为 7.9km/s.它既是卫星绕地球运动的最大线速度,也是卫 星发射的最小速度.当发射速度大于7.9km/s，它绕地球 运行的轨道不是圆，而是椭圆。 （2）当物体的速度等于或大于11.2km/s时，它就会克 服地球的引力，成为围绕太阳运动的人造行星，或飞 到其它行星上。我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度，也 叫脱离速度。 （3）当物体的速度等于或大于16.7km/s时，物体可以挣 脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间。我们 把16.7km/s叫做第三宇宙速度，也叫逃逸速度。
人造卫星的超重和失重
1、发射和回收阶 段发射 加速上升
超重 超重 完全失重
回收 只受重力
减速下降 a=g
2、沿圆轨道正常运行
与重力有关的现象全部消失
天平 弹簧秤测重力 液体压强计
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 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。
比较v1、v2、v3的大小?
v2
v1____ > v2 v3 v2____ < v3 v1____ > v3 v1>v3>v2
P
v1
四、知识应用
例题、从地球发出的光讯号垂直于地面发射，讯号到 达月球表面时正好能垂直射向水平月面，经反射返回 地球被吸收，光速为c，光讯号往复经历的时间为t， 地球的半径为R，月球的半径为r，月球绕地球转动的 周期为T，试求地球的质量。 解析：设地球质量为M ，月球质量为m，则： 2 Mm G '2 =m 4 · r′
卫星的最小周期
我们能否发射一颗周期为 70min的卫星呢？
3.三个宇宙速度 （1）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，也叫地面附近的环绕速度。数值为 7.9km/s.它既是卫星绕地球运动的最大线速度,也是卫 星发射的最小速度.当发射速度大于7.9km/s，它绕地球 运行的轨道不是圆，而是椭圆。 （2）当物体的速度等于或大于11.2km/s时，它就会克 服地球的引力，成为围绕太阳运动的人造行星，或飞 到其它行星上。我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度，也 叫脱离速度。 （3）当物体的速度等于或大于16.7km/s时，物体可以挣 脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间。我们 把16.7km/s叫做第三宇宙速度，也叫逃逸速度。
人造卫星的超重和失重
1、发射和回收阶 段发射 加速上升
超重 超重 完全失重
回收 只受重力
减速下降 a=g
2、沿圆轨道正常运行
与重力有关的现象全部消失
天平 弹簧秤测重力 液体压强计
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 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。
比较v1、v2、v3的大小?
v2
v1____ > v2 v3 v2____ < v3 v1____ > v3 v1>v3>v2
P
v1
四、知识应用
例题、从地球发出的光讯号垂直于地面发射，讯号到 达月球表面时正好能垂直射向水平月面，经反射返回 地球被吸收，光速为c，光讯号往复经历的时间为t， 地球的半径为R，月球的半径为r，月球绕地球转动的 周期为T，试求地球的质量。 解析：设地球质量为M ，月球质量为m，则： 2 Mm G '2 =m 4 · r′
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T
2 4 3600
３） 、同步卫星的特点：只在赤道上空，周期T、高度h、
线速度v大小一定。T=24h ， h=36000km ，v=3.1km/s
2．极地卫星和近地卫星
• (1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自 转，极地卫星可以实现全球覆盖．
• (2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运 动的卫星，
• 其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行 线速度约为7.9 km/s.有最短的运行周期大约是85min
• 3 .月球 • (1)轨道半径大约是38万公里（60倍地球半径），周期
约为一个月（30天） • 任何地球卫星的轨道平面一定通过地球的球心．
【方法概括】凡是人造卫星的问题都可从下列关系
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轨道上正常运行时，
以下说法正确的是（ ） BD
• A、在轨道3上的速率大
3 2
于1上的速率 • B、在轨道3上的角速度
1
P·
Q
小于1上的角速度
• C、在轨道2上经过Q点时
的速率等于在轨道3上经过Q点时的速率
• D、在轨道1上经过P点时的加速度等于在轨道2上
在A点万有引力相同 A点速度—内小外大（在A点看轨迹）
卫星变轨原理
R V2
卫星在圆轨 道运行速度
V1
1
2
F引
θ＞900
v 减小
1、卫星在椭圆轨道运行
近地点---速度大，动能大 远地点---速度小，动能小
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？
· v1
v2
v4
在低轨道上加速，
使其沿椭圆轨道运
v3
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。
试比较v1、v2、v3、v4大小
v2>v1 > v4>v3
同一位置万有引力相同
即加速度相同
2、卫星在二轨道相切点
速度—内小外大（切点看轨迹）
练习、如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至近地
圆轨道1，然后经点火使其沿椭圆轨道2运行；最后再次
6.5宇宙航行
第二课时:卫星的变轨
学习目标：1`
1.了解人造地球卫星的轨道特点，知道地球同步卫 星的特点。
2.初步了解卫星的发射过程，知道卫星的变轨过程 和回收过程。
问题导学5`
１.如图所示，A、B、C、D四条轨 道中不能作为卫星轨道的是哪一条？ 试分析人造地球卫星轨道有什么特点？ 答：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心
不行，因为飞船加速后做离心运动会偏离原来的圆 轨道而无法与空间站对接。
对接方法：
• 飞船首先在比空间站低的 轨道运行，当运行到适当 位置时，再加速运行到一 个椭圆轨道。
空间站
• 通过控制轨道使飞船跟空
间站恰好同时运行到两轨
道的相切点，此时飞船适
当减速，便可实现对接，
如图示。
飞船
课堂小结1`
（１）赤道轨道
轨道所在平面必须通过地心
２.下图是嫦娥奔月路线图，它是如何改变运动轨道的？
点拨精讲25`
一、人造卫星的轨道
立体
赤道平面
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倾斜轨道 卫星轨道和赤道成一定角度。
所有卫星都在以地心为圆 心的轨道上(原因？）
• A. 酒泉 ，向西发射
B. 酒泉 ，向东发射
• C. 西昌 ，向西发射
D. 文昌 ，向东发射
中国的四大卫星发射场：西昌,太原,文昌,酒泉 纬度关系：海南文昌＜四川西昌＜山西太原＜甘肃酒泉。
三：卫星变轨原理
m
V
A
F引＜F向
F引
F引＞F向
M
在A点万有引力相同 A点速度—内减外加（在A点看轨迹）
同在一个环境中生活，强者与弱者的分界就在于谁 它。顽强的毅力改变可以征服世界上任何一座高峰 镜可以望见远的目标，却不能代替你走半步。伟大 来自为远大的目标所花费的巨大心思和付诸的最大 我不能说只要坚持就能怎样，但是只要放弃就什么 了。有压力，但不会被压垮；迷茫，但永不绝望。 希望的人和守株待兔的樵夫没有什么两样。你花时 么事，你就会成为什么样的人！人生没有彩排，每 是现场直播。人生最大的成就是从失败中站起来要 事，成功之前，没有必要告诉其他人。成功之后不 其他人都会知道的。这就是信息时代所带来的效应 最宝贵的，莫如时日；天下最能奢侈的，莫如浪费 你在什么时候开始，重要的是开始之后就不要停止 困境，悲观的人因为往往只看到事情消极一面。人 说长也很长，说短也很短。偶遇不幸或挫败只能证 时候某一方面的不足或做得不够。如果把才华比作
轨道空间站，比较好的方法是： ( B)
A．飞船加速直到追上
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．无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对 接
3、设地球的质量为M，半径为R，自转角速度为ω，
万有引力常量为G，地球表面重力加速度为g，同步 卫星的质量为m，离地心的距离为h，则同步卫星的
｛ • １.卫星的三种轨道： （２）极地轨道 （３）其它轨道
• ２.同步卫星的特点：六周个期一，定线：速运度行大方小向，，角高速度度，，
轨道平面。
• ３.卫星的变轨原理和方法： F提 F需
• ４.宇宙飞船与空间站对接方法：
当堂检测13`
１、宇宙飞船和轨道空间站在同一轨道上运动， 若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上
经过P点时的加速度
四、对接问题：宇宙飞船与空间站的对接
• 空间站实际上就是一个载有人的人造卫星，那么 ，地球上的人如何到达空间站，空间站上的人又 如何返回地面？这些活动都需要通过宇宙飞船来 完成，这就存在一个宇宙飞船与空间站对接的问 题。
•思考：能否把宇宙飞船先发射到空间站的同一轨道 上，再通过加速去追上空间站实现对接呢？
环绕速度v为（ ABD ）。（多选）
A ωh
BR g h
C 3 GM 3
D GM h
• 3.在我国的甘肃酒泉和四川西昌有两个著名的卫星发射基 地，它们为我国的航天事业立下了汗马功劳。如果请你参
与卫星的发射工作，要发射一颗地球同步通信卫星，从节
能的角度分析，你认为在这两个基地中的发射地点和发射
方向应选（ D）
去列动力学方程，即: 重力=万有引力=向心力
式 中 m： gr = GR Mr 2mh m
v2 r
g是 高 空 h 处 的 重 力 加 速 度
对比：在地球表面随地球一起自转的物体
万有引力≈重力≠向心力
万有引力=重力+向心力
Fn=mw2R
三：卫星变轨原理
V
mA
F引
F引＜F向 F引＞F向
M
二、常见卫星————1.同步卫星的特点
1）、同步卫星与地面相对静止，周期为24h。 2）、同步卫星运行方向与地球自转的方向相同。
Ｇ
（Ｒ＋ｈ）
立体
赤道平面-解得高度源自＝km角速度： 2 2 3 .1r 4a /s d 7 .3 1 5 0 ra /sd
T 2 4 3600
线速度： v2 r2 3 .1 4 4 .2 3 17 7 m 0/s 3 .1 k/m s