高中物理课件-6.5宇宙航行
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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
人教版物理必修二课件：6.5《宇宙航行》
如果人造地球卫星进入地面附近的轨 道速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s， 它绕地球运动的轨迹是椭圆。
使卫星能够逃离 地球的引力作用 的卫ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ发射速度 第二宇宙速度： 11.2km/s
当物体的速度大于或等 于11.2km/s时，卫星就 会挣脱地球的引力束缚， 不再绕地球运行，而是 飞向太阳系的其它空间 中去。我们把这个速度 叫第二宇宙速度。
使卫星能够逃离 太阳的引力作用 的卫星发射速度 第三宇宙速度: 16.7km/s
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
近地卫星、 同步卫星、 月球三者 比较
同 步 卫 星
h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/s T=24h
宙速度。
第一宇宙速度
1、速度公式 v GM v 7.9km/ s
2、说明：
r
(1)公式中每个字母的物理意义
M表示地球质量，r表示地球半径，v 表示第一宇宙速度
(2)第一宇宙速度为在地面发射卫星的最 小速度，也是环绕地球运行的线速度
（3）第一宇宙速度为使卫星恰能够围绕 地球做圆周运动的发射速度
高中物理课件
灿若寒星整理制作
第六章 万有引力与航天
1、万有引力定律的两种应用:
Mm v2
G
r2
m r
G
Mm r2
mg
2、处理匀速圆周运动问题的关键
向心力的来源
3、地球为什么绕太阳运动？
太阳对地球的万有引力提供了地 球做圆周运动的向心力
设地球质量为M，被抛出去的物体的质 量为m，物体绕地球运行的轨道半径为 r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动 的物体的速度v如何推算？
使卫星能够逃离 地球的引力作用 的卫ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ发射速度 第二宇宙速度： 11.2km/s
当物体的速度大于或等 于11.2km/s时，卫星就 会挣脱地球的引力束缚， 不再绕地球运行，而是 飞向太阳系的其它空间 中去。我们把这个速度 叫第二宇宙速度。
使卫星能够逃离 太阳的引力作用 的卫星发射速度 第三宇宙速度: 16.7km/s
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
近地卫星、 同步卫星、 月球三者 比较
同 步 卫 星
h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/s T=24h
宙速度。
第一宇宙速度
1、速度公式 v GM v 7.9km/ s
2、说明：
r
(1)公式中每个字母的物理意义
M表示地球质量，r表示地球半径，v 表示第一宇宙速度
(2)第一宇宙速度为在地面发射卫星的最 小速度，也是环绕地球运行的线速度
（3）第一宇宙速度为使卫星恰能够围绕 地球做圆周运动的发射速度
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第六章 万有引力与航天
1、万有引力定律的两种应用:
Mm v2
G
r2
m r
G
Mm r2
mg
2、处理匀速圆周运动问题的关键
向心力的来源
3、地球为什么绕太阳运动？
太阳对地球的万有引力提供了地 球做圆周运动的向心力
设地球质量为M，被抛出去的物体的质 量为m，物体绕地球运行的轨道半径为 r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动 的物体的速度v如何推算？
高中物理6.5宇宙航行课件新人教版
于地球半径，所以vv月地＝ km/s.故正确答案为 B。
答案： B
MM月地·rr地月＝
841＝29，所以 v 月＝29v 地＝29×7.9 km/s＝1.8
【误区警示】 发射速度与发射轨道 (1)当 11.2 km/s>v≥7.9 km/s 时，卫星绕地球运动，其轨道是圆或椭圆，地球 位于一个焦点上，且发射速度越大，椭圆的半长轴越大。 (2)当 16.7 km/s>v≥11.2 km/s 时，卫星绕太阳旋转，成为太阳系的一颗“小行 星”。 (3)当 v≥16.7 km/s 时，卫星脱离太阳的引力束缚跑到太阳系以外的空间中去。
5．宇宙航行
[目标定位] 1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。2.了解人造 卫星的有关知识，掌握人造卫星的线速度、速度、周期与轨道半径的关系。3.了 解人类对太空探索的历程及我国卫星发射的情况。
研读教材·自主 学习
宇宙速度
1．人造地球卫星 足够大
(1)牛顿的设想：如图所示，把物体水平抛出，如果速度__________，物体就
梦想成真 1957 年 10 月______苏成功联发射了第一颗人造卫星； 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； 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动任务； 2010 年 10 月 1 日“嫦娥二号”发射升空。 2011 年 9 月 29 日“天宫一号”发射升空。
2011 年 11 月 1 日“神舟八号”发射升空。 2011 年 11 月 3 日“天宫一号”与“神舟八号”对接成功。 2012 年 6 月 16 日“神舟九号”发射升空，与在轨运行的“天宫一号”目标 飞行器进行载人交会对接，航天员进入“天宫一号”工作和生活，开展相关空间 的科学实验。 2013 年 6 月 11 日“神舟十号”发射升空，并在 6 月 13 日与“天宫一号”交 会对接；6 月 20 日上午，中国载人航天史上的首堂太空授课开讲。
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2-6.5宇宙航行课件
二、卫星的轨道平面
• 有三种轨道：
D
赤道轨道：
极地轨道：极地卫星的轨道平
面相对于地球每天转一周
（实际上是地球每天转一周, 就相对于地球每天转一周了）
其他轨道
C B A
【牢记】： 环绕天体做圆周运动的轨道平面的圆心必须是中
心天体的球心。
关于发射卫星 的问题，牛顿在思 考万有引力定律时 就曾想过，他的构 想是什么样的？
(第二宇宙速度是第一宇宙速度的 倍)
• 第三宇宙速度：16.7km/s
【牢记】：
①抛出速度v满足v=7.9km/s时，物体将在
地表环绕地球做匀速圆周运动。Байду номын сангаас
②抛出速度v满足7.9km/s<v<11.2km/s时，
物体将环绕地球做椭圆轨道的运动。
③抛出速度v满足11.2km/s≤v<16.7km/s时， 物体将脱离地球的引力，永远离开地球进而
我们刚学习的测天体的质量、发现未知 天体是万有引力定律的应用。
我国具有世界上最先进的航天技术 神州五号载人航天的成功离不开万有引 力定律。 现在我们头顶上有很多的人造卫星，它 们的发射离不开万有引力定律。 卫星如何上天？如何到达指定的高度或 位置？上去后会掉下来吗……有很多的问 题…… 本节课我们利用万有引力定律和圆周运动 的知识对人造卫星作一个初步的了解与研究。
需要选择不同的值 • D.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离是一
定的
D
经托付别国发射了人造卫星。
巩固练习
1、如图所示，m1＞m2=m3＞m4， 试比较四颗卫星的线速度、角速度、周 期和加速度的大小
2、假设地球质量不变，而地球半径增大到本来的2 倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度为本 来的多少倍？
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
高一物理必修二课件：6.5宇宙航行
m
v2 r
，得v=
GM，即v∝
r
1，则r减小时，v增大.
r
由
G
Mm r2
mr(
2 T
)2，
得T=
4 2r3，则r减小时，T减小。故选C GM
练习
1.关于第一宇宙速度，下列的说法中正确的B是C(
A.它是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
一
宇 方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力
宙
速 度
GMm R2
m
v2 R
,
v
GM R
方法二：地表附近，重力近似等于万有引力
GMm
mg
m
vgR22
v
GM,
,
7.9km/ s
R2
R
g=9.8m/s2，R=6400km，代入数据得：v 7.9km / s
探 究 1、第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s． 一 宇 （1）如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度，卫星 宙 将落到地面而不能绕地球运转； 速 度
宇航员出舱
地球是人类的摇篮，但是人类不会永远生活在
摇篮里。
——齐奥尔科夫斯基
练习
2. 如图所示，a、b、c是地球大气层外
圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、bb 质量相
BD
同，且小于c的质量，则（
）
a
A . b所需向心力最大
B . b、c周期相等，且大于a周期
地球
c
C . b、c向心加速度相等，且大于a的向心加速度
D . b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度
高中物理必修二6.5 宇宙航行 课件 (共14张PPT)
•8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不 能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。 2021/11/222021/11/222021/11/222021/11/22
同步卫星
T=27天
近
地
卫
h≈0
星
r=6.4×106m
v=7.9km/s
T=84分钟
凡是人造卫星的问题都可从下列关 系去列运动方程，即:
重力=万有引力=向心力
mg=G Mm m v2
r2
r
式 中 ： rRh g是 高 空 h处 的 重 力 加 速 度
极地轨道
倾斜 轨道
同步 轨道
赤道轨道 自转轴
小 结：
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。
近地卫星、同步卫星、月球月三球者比较
同 步 卫 星
h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/s T=24h
h=3.8×108m r≈3.8×108m v=1km/s
3、第三宇宙速度：（逃逸速度）
v316.7km/s→人造恒星
二概念辨析
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。
①宇宙速度均指发射速度
②第一宇宙速度为在地面发射卫星的最 小速度，也是环绕地球运行的最大速度
2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做
匀速圆周运动的速度。
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。
同步卫星
T=27天
近
地
卫
h≈0
星
r=6.4×106m
v=7.9km/s
T=84分钟
凡是人造卫星的问题都可从下列关 系去列运动方程，即:
重力=万有引力=向心力
mg=G Mm m v2
r2
r
式 中 ： rRh g是 高 空 h处 的 重 力 加 速 度
极地轨道
倾斜 轨道
同步 轨道
赤道轨道 自转轴
小 结：
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。
近地卫星、同步卫星、月球月三球者比较
同 步 卫 星
h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/s T=24h
h=3.8×108m r≈3.8×108m v=1km/s
3、第三宇宙速度：（逃逸速度）
v316.7km/s→人造恒星
二概念辨析
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。
①宇宙速度均指发射速度
②第一宇宙速度为在地面发射卫星的最 小速度，也是环绕地球运行的最大速度
2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做
匀速圆周运动的速度。
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。
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；
【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′
高中物理课件-6.5 宇宙航行 课件
mg
G
Mm R2
g
GM R2
由H
1 gt 2 , X 2
V0t
X
V0
2H g
V0R
2H GM
X星 : X地 2:3
§6.5 宇宙航行
2021年3月12日星期五
1957年10月4日，前苏联发射了 世界上第一颗人造地球卫星 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
由F引=F向得到
Mm v2
G m
r2
r
v GM r
当r=R时即近地卫星 , 可得v=7.9km/s
垂直起飞
船箭分离 之后，卫星以 一定的速度进 入预定轨道。
发射 速度
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如何推算？
学以致用
已知某星球质量与地球质量之比M星:M地=9:1,半径之 比R星:R地=2:1 。若某人在两星球表面高H处以相同的初 速度v0 平抛一物体，试求在星球和地球上的水平位移 之比是多少？（不考虑星球自转和空气阻力的影响）
解：设星球表面的重力加速度为g 不考虑星球自转，质量为m的物体放在星球表面， 其所受重力和万有引力相等
v2 m
R
mg
v GM R
v gR
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。
①宇宙速度均指发射速度 ②第一宇宙速度是在地面发射卫星的最 小速度，也是环绕地球运行的最大速度
2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做
匀速圆周运动的速度。
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2021年3月12日星期五
地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里
航天科学的三位先驱
齐奥尔科夫斯基 罗伯特•戈达德 韦纳·冯·布劳恩
中国航天事业
1992年载人航天工程正式启动
2003年10月15日9时，神州5号宇宙 飞船在酒泉卫星中心成功发射，将 第一位航天员杨利伟送入太空绕行 14圈，10月16日6时23分降落在内蒙 古主着陆场
(1)
由
G
M地m r2
v2 m
r
得:v GM地 r
(2)
由
G
M地m r2
m
2r
得:
GM地 r3
圆周运动的 速度。
(3)
由
G
M地m r2
m
4 2
T2
r
得:T 2
r3
GM 地
r
（4）由G
Mm r2
man
得：an
G
M r2
可见：卫星运动情况(a、v 、
ω 、T )是由 r 惟 一决定
一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动
发射 速度
思考：以多大的速度将物体抛出，它才会绕地球 表面运动，不会落下来呢？
由F引=F向得到
Mm v2
G m
r2
r
v GM r
当r=R时即近地卫星 , 可得v=7.9km/s
一、宇宙速度
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。
最小发射速度
1、第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小速度， 也是在地面附近（近地面）环绕地球运行的速度
m
4 2
T2
(R h)
R 6.37106 m M地 5.981024 kg
G 6.67 10 11 Nm2 / kg2
h3
GMT 2
4 2
R
h 36000 km 5.6R r R h 42000 km
地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h ？
h
2021年3月12日星期五
三、地球同步卫星
学以致用
已知某星球质量与地球质量之比M星:M地=9:1,半径之比 R星:R地=2:1 。若某人在两星球表面高H处以相同的初速 度v0 平抛一物体，试求在星球和地球上的水平位移之 比是多少？（不考虑星球自转和空气阻力的影响）
解：设星球表面的重力加速度为g 不考虑星球自转，质量为m的物体放在星球表面， 其所受重力和万有引力相等
四、地球同步卫星
1）.定义：相对于地面静止且与地球自转具有
相同周期的卫星，又叫做通信卫星。
2）特点：
①轨道平面一定_与__赤__道__平__面__共_面_______
②周期T一定： T＝24h
③离地面的高度的特点：
练习2：求同步卫星离地面的高度
地球对卫星的万有引力提供卫星做圆周运动的向
心力：
G
Mm (R h)2
第一宇宙速度（环绕速度）：v =7.9千米/秒
（地球卫星的最小发射速度）
G
Mm R2
v2 m
R
mg
v GM R
v gR
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。
①宇宙速度均指发射速度 ②第一宇宙速度是在地面发射卫星的最 小速度，也是环绕地球运行的最大速度
2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做
匀速圆周运动的速度。
v1
GM r
r↗ v↘
一、宇宙速度
2、第二宇宙速度： (脱离速度)
v2 11.2km / s
→人造行星
3、第三宇宙速度： （逃逸速度）
v3 16.7km / s →人造恒星
二、运行速度
(a、v 、ω 、T )
运行速度： 是指卫星进 入轨道后绕 地球做匀速
环绕天体的运动规律
G
Mm r2
m v2 r
m 2r
m
4 2
T2
r
ma
Mm v2
G
r2
m r
v GM r
v 1 r
G
Mm r2
m 2 r
G
Mm r2
m( 2
T
)2
r
G
Mm r2
ma
GM
r3 T 2 r3
GM
a GM r2
1
r3
T r3
a
1 r2
人造地球卫星的运动规律
1
3Байду номын сангаас2
4
a1>a2=a3>a4 v1>v2=v3>v4 ω1>ω2=ω3>ω4
同步卫星又叫静止轨道卫星，通常用作通讯卫星
三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。
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。
2021年3月12日星期五
卫星的变轨问题
v3 Q
21 3
P v1p
第一次，卫星从小圆轨道1上 P点点火加速，让卫星做离心运 动，卫星进入椭圆轨道，随着 离地球越来越远，速度越来越 小，到达最远点Q，速度最小。
第二次，在椭圆轨道的最远点Q，
这时卫星速度最小，此时，它将做
向心运动，若想在此点上做大圆运
动。此时需要再次点火加速，才能
从当前的椭圆轨道进入大圆道。
以发射同步卫星为例，先进
入一个近地的圆轨道，然后
在v2点火加速，进入椭圆形 转移轨道（该椭圆轨道的近
v4
地点在近地圆轨道上，远地
点在同步轨道上），到达远
注意事项：区别赤道上随地球自转的物体、近地卫星与同步卫星：
半径R 周期T 向心力F
关系式
备注
赤道 上物 体
近地 卫星
即为地 球半径
即为地 球半径
与地球自 转周期相
同，即24h
可求得 T=85min
此处的 万有引 力与重 力之差
m(2π)2R G Mm m g
T
R2
在赤道上与 地球保持相
对静止
此处的 万有引
mg
G
Mm R2
g
GM R2
由H
1 gt 2 , X 2
V0t
X
V0
2H g
V0R
2H GM
X星 : X地 2:3
第5节 宇宙航行
2021年3月12日星期五
1957年10月4日，前苏联发射了 世界上第一颗人造地球卫星 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
,ω __越_小__，an __越_小____
地球
练习1：求近地卫星的周期
地球对卫星的万有引力提供卫星做圆周运动的向
心力： G Mm m 4 2 R
R2
T2
T 2 R3
GM
r R 6.37106 m
代入数据得：
M 5.981024 kg
T 5.06103 s
G 6.67 10 1我期1 N们为m能820否m/ k发ing的射2 卫一星颗8？周4.33min
中国成为世界上第三个独立开展载 人航天活动的国家
牛顿的设想
牛顿 (1643—1727) 英国著名的物理学家
在1687年出版的《自然哲学的 数学原理》中，牛顿设想抛出 速度很大时，物体就不会落回 地面。
一、人造卫星的发射原理
牛顿设想：抛出速度很大时，物体不会落回地面
垂直起飞
船箭分离 之后，卫星以 一定的速度进 入预定轨道。
最后又变轨在圆周轨道3上运动。a点是轨道1、2的切点，
b点是轨道2、3的切点．人造卫星在轨道1上的速度为v1， 在轨道2上a点的速度为v2a，在轨道2上b点的速度为v2b， 在轨道3上的速度为v3，则以上各速度的大小关系是 （ C）
A．v1＞v2a＞v2b＞v3 B．v1 < v2a < v2b < v3 C．v2a＞v1＞v3 ＞v2b D．v2a＞v1＞v2b＞v3
地点时再次自动点火加速，
进入同步轨道。
v3 v1
v2
第一次变轨：
点火加速： v2>v1
v4
在椭圆轨 道上运行:
v2>v3
v3 v1
第二次变轨：
点火加速： v4>v3
在圆轨道上 稳定运行：
v1>v4
v2
结果：v2>v1>v4>v3
如图所示，是某次发射人造卫星的示意图。人造卫星先在
近地的圆周轨道1上运动，然后变轨在椭圆轨道2上运动，
力
m
( 2π)2 T
R
G
M R
m 2
离地高度近 似为0，与 地面有相对
运动
同步 卫星
可求得距 与地球自
地面高度 转周期相
h≈36000 km，约为
同，
地球半径 即24h
的5.6倍
此处的 万有引
力
轨道面与赤
m
(
2π) 2 T
R
G
Mm R2
道面重合， 在赤道上空， 与地面保持
相对静止
1）.定义：相对于地面静止且与地球自转具有
相同周期的卫星，又叫做通信卫星。
2）特点：
①轨道平面一定_与__赤__道__平__面__共_面_______
②周期T一定： T＝24h
思考：同步卫星的哪些 物理量是不变的呢？
③离地面的高度一定， h=36000km
④ R、v、ω、T、an _“__全___部__固___定__”__
T1<T2=T3<T4
半径与线速度、角速度、周期 、 向心加速度的关系
地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里
航天科学的三位先驱
齐奥尔科夫斯基 罗伯特•戈达德 韦纳·冯·布劳恩
中国航天事业
1992年载人航天工程正式启动
2003年10月15日9时，神州5号宇宙 飞船在酒泉卫星中心成功发射，将 第一位航天员杨利伟送入太空绕行 14圈，10月16日6时23分降落在内蒙 古主着陆场
(1)
由
G
M地m r2
v2 m
r
得:v GM地 r
(2)
由
G
M地m r2
m
2r
得:
GM地 r3
圆周运动的 速度。
(3)
由
G
M地m r2
m
4 2
T2
r
得:T 2
r3
GM 地
r
（4）由G
Mm r2
man
得：an
G
M r2
可见：卫星运动情况(a、v 、
ω 、T )是由 r 惟 一决定
一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动
发射 速度
思考：以多大的速度将物体抛出，它才会绕地球 表面运动，不会落下来呢？
由F引=F向得到
Mm v2
G m
r2
r
v GM r
当r=R时即近地卫星 , 可得v=7.9km/s
一、宇宙速度
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。
最小发射速度
1、第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小速度， 也是在地面附近（近地面）环绕地球运行的速度
m
4 2
T2
(R h)
R 6.37106 m M地 5.981024 kg
G 6.67 10 11 Nm2 / kg2
h3
GMT 2
4 2
R
h 36000 km 5.6R r R h 42000 km
地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h ？
h
2021年3月12日星期五
三、地球同步卫星
学以致用
已知某星球质量与地球质量之比M星:M地=9:1,半径之比 R星:R地=2:1 。若某人在两星球表面高H处以相同的初速 度v0 平抛一物体，试求在星球和地球上的水平位移之 比是多少？（不考虑星球自转和空气阻力的影响）
解：设星球表面的重力加速度为g 不考虑星球自转，质量为m的物体放在星球表面， 其所受重力和万有引力相等
四、地球同步卫星
1）.定义：相对于地面静止且与地球自转具有
相同周期的卫星，又叫做通信卫星。
2）特点：
①轨道平面一定_与__赤__道__平__面__共_面_______
②周期T一定： T＝24h
③离地面的高度的特点：
练习2：求同步卫星离地面的高度
地球对卫星的万有引力提供卫星做圆周运动的向
心力：
G
Mm (R h)2
第一宇宙速度（环绕速度）：v =7.9千米/秒
（地球卫星的最小发射速度）
G
Mm R2
v2 m
R
mg
v GM R
v gR
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。
①宇宙速度均指发射速度 ②第一宇宙速度是在地面发射卫星的最 小速度，也是环绕地球运行的最大速度
2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做
匀速圆周运动的速度。
v1
GM r
r↗ v↘
一、宇宙速度
2、第二宇宙速度： (脱离速度)
v2 11.2km / s
→人造行星
3、第三宇宙速度： （逃逸速度）
v3 16.7km / s →人造恒星
二、运行速度
(a、v 、ω 、T )
运行速度： 是指卫星进 入轨道后绕 地球做匀速
环绕天体的运动规律
G
Mm r2
m v2 r
m 2r
m
4 2
T2
r
ma
Mm v2
G
r2
m r
v GM r
v 1 r
G
Mm r2
m 2 r
G
Mm r2
m( 2
T
)2
r
G
Mm r2
ma
GM
r3 T 2 r3
GM
a GM r2
1
r3
T r3
a
1 r2
人造地球卫星的运动规律
1
3Байду номын сангаас2
4
a1>a2=a3>a4 v1>v2=v3>v4 ω1>ω2=ω3>ω4
同步卫星又叫静止轨道卫星，通常用作通讯卫星
三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。
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。
2021年3月12日星期五
卫星的变轨问题
v3 Q
21 3
P v1p
第一次，卫星从小圆轨道1上 P点点火加速，让卫星做离心运 动，卫星进入椭圆轨道，随着 离地球越来越远，速度越来越 小，到达最远点Q，速度最小。
第二次，在椭圆轨道的最远点Q，
这时卫星速度最小，此时，它将做
向心运动，若想在此点上做大圆运
动。此时需要再次点火加速，才能
从当前的椭圆轨道进入大圆道。
以发射同步卫星为例，先进
入一个近地的圆轨道，然后
在v2点火加速，进入椭圆形 转移轨道（该椭圆轨道的近
v4
地点在近地圆轨道上，远地
点在同步轨道上），到达远
注意事项：区别赤道上随地球自转的物体、近地卫星与同步卫星：
半径R 周期T 向心力F
关系式
备注
赤道 上物 体
近地 卫星
即为地 球半径
即为地 球半径
与地球自 转周期相
同，即24h
可求得 T=85min
此处的 万有引 力与重 力之差
m(2π)2R G Mm m g
T
R2
在赤道上与 地球保持相
对静止
此处的 万有引
mg
G
Mm R2
g
GM R2
由H
1 gt 2 , X 2
V0t
X
V0
2H g
V0R
2H GM
X星 : X地 2:3
第5节 宇宙航行
2021年3月12日星期五
1957年10月4日，前苏联发射了 世界上第一颗人造地球卫星 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
,ω __越_小__，an __越_小____
地球
练习1：求近地卫星的周期
地球对卫星的万有引力提供卫星做圆周运动的向
心力： G Mm m 4 2 R
R2
T2
T 2 R3
GM
r R 6.37106 m
代入数据得：
M 5.981024 kg
T 5.06103 s
G 6.67 10 1我期1 N们为m能820否m/ k发ing的射2 卫一星颗8？周4.33min
中国成为世界上第三个独立开展载 人航天活动的国家
牛顿的设想
牛顿 (1643—1727) 英国著名的物理学家
在1687年出版的《自然哲学的 数学原理》中，牛顿设想抛出 速度很大时，物体就不会落回 地面。
一、人造卫星的发射原理
牛顿设想：抛出速度很大时，物体不会落回地面
垂直起飞
船箭分离 之后，卫星以 一定的速度进 入预定轨道。
最后又变轨在圆周轨道3上运动。a点是轨道1、2的切点，
b点是轨道2、3的切点．人造卫星在轨道1上的速度为v1， 在轨道2上a点的速度为v2a，在轨道2上b点的速度为v2b， 在轨道3上的速度为v3，则以上各速度的大小关系是 （ C）
A．v1＞v2a＞v2b＞v3 B．v1 < v2a < v2b < v3 C．v2a＞v1＞v3 ＞v2b D．v2a＞v1＞v2b＞v3
地点时再次自动点火加速，
进入同步轨道。
v3 v1
v2
第一次变轨：
点火加速： v2>v1
v4
在椭圆轨 道上运行:
v2>v3
v3 v1
第二次变轨：
点火加速： v4>v3
在圆轨道上 稳定运行：
v1>v4
v2
结果：v2>v1>v4>v3
如图所示，是某次发射人造卫星的示意图。人造卫星先在
近地的圆周轨道1上运动，然后变轨在椭圆轨道2上运动，
力
m
( 2π)2 T
R
G
M R
m 2
离地高度近 似为0，与 地面有相对
运动
同步 卫星
可求得距 与地球自
地面高度 转周期相
h≈36000 km，约为
同，
地球半径 即24h
的5.6倍
此处的 万有引
力
轨道面与赤
m
(
2π) 2 T
R
G
Mm R2
道面重合， 在赤道上空， 与地面保持
相对静止
1）.定义：相对于地面静止且与地球自转具有
相同周期的卫星，又叫做通信卫星。
2）特点：
①轨道平面一定_与__赤__道__平__面__共_面_______
②周期T一定： T＝24h
思考：同步卫星的哪些 物理量是不变的呢？
③离地面的高度一定， h=36000km
④ R、v、ω、T、an _“__全___部__固___定__”__
T1<T2=T3<T4
半径与线速度、角速度、周期 、 向心加速度的关系