宇宙航行—人教版高中物理必修二课件1
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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
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。
【高中物理】宇宙航行(第1课时)课件 高一下学期物理人教版(2019)必修第二册
（2）环绕速度（也叫运行速度或绕行速度）：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．当卫星“贴着” 地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度．
注意：卫星的实际环绕速度一定小于发射速度
v发射
v运
行
讨论交流：将卫星送入低
轨道和高轨道所需的发射
速度哪一个更大？哪一个
更容易？为什么？
1
2
3
向高轨道发射卫星时, 需要的发射速度越大。发射 高轨道卫星比发射低轨道卫星困难，原因是发射高 轨道卫星时火箭要克服地球对它的引力做更多的功。
北
赤道平面
南
4.人造卫星的分类：
按轨道分类:极地卫星、赤道卫星、一般轨道卫星
按用途分类:通信卫星、气象卫星、导航卫星、预警卫星等
气象卫星
气象卫星
通信卫星
侦察卫星 预警侦察卫星
通信卫星
技术实验卫星
技术卫星
资源观测卫星
资源观测卫星
科学探测卫星
太空望远镜
5、人造卫星的两个速度
（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．
时的发射速度，是卫星获得相对地面的速度与地球自转速度的
合速度，所以赤道上自西向东发射卫星，可以节省一定的能量。
（5）当发射速度大于7.9km/s 时： ① 若7.9km/s<V发<11.2km/s,但环绕速度V运<7.9km/s ，卫星仍 绕地球运行，但径迹是椭圆，地球处在椭圆的一个焦点上。 ②若 11.2km/s≤V发<16.7km/s卫星脱离地球的束缚而围绕太阳 运行，成为太阳系的一颗“小行星”。 ③若 V>16.7km/s，卫星脱离太阳的吸引，而成为自由天体。
高中物理人教版必修第二册教学课件《宇宙航行》
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。
太阳
Main Idea
卫星指一些自然或人工的在太空中绕行星运动的物体。
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，成为
一颗绕地球运动的人造地
球卫星,简称人造卫星。
Main Idea
人造地球卫星的发射设想图
达到7.9 km/s
B.卫星在轨道Ⅲ经过Q点时和在轨道Ⅱ经过Q点时
速度相同
C.卫星在轨道Ⅱ经过Q点的加速度大于它经过P点
时的加速度
D.卫星从轨道Ⅰ的P点进入轨道Ⅱ后速度增加
四、飞船对接问题
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
v 增大
发射速度足
发射人造地球
够大才能逃离地面；
卫星的最小速度
有多大呢？
平抛
洲际
导弹
发射速度越大，
卫星轨道离地表
越远！
Main Idea
人造
卫星
二、人造卫星
F向
O
1.所有人造卫星均有 F万=F向
2.所有人造卫星的轨道圆心都是地心
F
F′
是否存在平行于
其它纬度面的卫
星轨道面？
地球同步卫星
1.定义：地球同步卫星是保持在地球赤道的地面上空、
B．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室
减速等待飞船实现对接
C．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船
逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
新人教版高中物理必修二 教学课件：6.5 宇宙航行(共28张PPT)
到太阳系以外。
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。
GM v1 r
r↑ v↓
近地卫星 v发 v运 其它卫星 v发 >v运
（4）如果卫星发射速度大于7.9km/s，而小于 11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行．
2.第二宇宙速度（大小：v=11.2km/s ）：当物体的速度大
于或等于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开 地球。 3.第三宇宙速度（大小：v=16.7km/s ）：如果物体的速度 大于或等于16.7km/s，物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞
例1.发射一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,如果它
的轨道半径是地球半径的4倍,它的轨道速度是第一宇宙 速度的多少倍？ 解:由万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力得
Mm v2 G 2 m r r
v GM r
设第一宇宙速度为v1,卫星的轨道速度为v2
v2 v1 r1 1 r2 2
1 v2 v1 2
地球
３．人造卫星运动参量的关系
（1）、线速度、角速度、周期、加速度等 设地球和卫星的质量 分别为M和m,卫星到地 心的距离为r,求卫星运 动的线速度v、角速度ω、 周期T 、加速度an?
V
F
由F引=F向得到：
Mm v G 2 m r r
GMm 2 mr ω r2
2
v
ω
2
GM ( r↑,v ↓) r
法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力
高中物理 宇宙航行课件 新人教版必修2[1]
![高中物理 宇宙航行课件 新人教版必修2[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b8440115f61fb7360a4c6566.png)
m、g
v
gR2 r
o
h
R
近地卫星 r R
Mg
v
GM R
6.67
1011 5.98 6.37 106
1024
7.9k
m/
s
v gR 7.9km/ s
这是人造地球卫星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.
概念辨析
发射速度和运行速度
发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时
人造行星的最小发射速度
11.2km/s>v>7.9km/s
Байду номын сангаас3、第三宇宙速度：
v3 16.7km / s 使物体脱离太阳系的最小发射速度
一物体在金星上从h高处做自由落体运动，经 时间t物体落回金星表面，已知金星半径为R，求 金星上的第一宇宙速度？
h 1 gt2
2
G Mm m v2
R2
R
G
Mm、 R2
Mm 4 2
G r2 m T2 r
T 2 r3
GM
2 3.14
(6.37 106 )3 6.67 1011 5.89 1024 s
5.07103 s 84.6 min
我们能否发射一颗周期为 50min的卫星呢？
太空育种
在 宇 宙 飞 船 中
怎么睡觉都舒服!
液体呈球型
滚动轴承
泡沫金属
同步卫星
希望同学们努力学习,为我国的航天事 业贡献一份力量！
小 结：
宇宙速度
1、第一宇宙速度 v1=7.9km/s(环绕地球的最大速度， 人造卫星的最小发射速度）
2、第二宇宙速度 v2=11.2km/s（人造行星的最小发 射速度)
人教版高中物理必修二宇宙航行(共33张PPT)
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。
1、卫星在二轨道相切点 2、卫星在椭圆轨道运行
万有引力相同
速度—内小外大（切点看轨迹） 近地点---速度大，动能大 远地点---速度小，动能小
人 教 版 高 中 物理必 修二 6 .5宇宙 航行 (共 33张 PPT)
联立解得
M1 M 2 GT 2
人 教 版 高 中 物理必 修二 6 .5宇宙 航行 (共 33张 PPT)
人 教 版 高 中 物理必 修二 6 .5宇宙 航行 (共 33张 PPT)
• 例2.在天体运动中，把两颗相距很近的恒星 称为双星，这两颗星必须各自以一定的速 率绕某一中心转动才不至于由于万有引力 而吸在一起。已知两恒星的质量分别为M1 和M2两恒星距离为L。求：(1)两恒星转动 中心的位置；(2)转动的角速度。
第三宇宙速度（逃逸速 度）v3 16.7Km / 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
使 卫 星 加 速 到v4， 使
mv 4 2 L
G
Mm L2
v4 v3
人 教 版 高 中 物理必 修二 6 .5宇宙 航行 (共 33张 PPT)
卫 星 的 回 收
人 教 版 高 中 物理必 修二 6 .5宇宙 航行 (共 33张 PPT)
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？
人教版高一物理必修二宇宙航行PPT课件
r
（2）近地卫星的轨道半径等于地球半径。
2.速度计算
M
设地球的质量为M，人造卫星质量为m，
它到地心的距离为r，求卫星的速度v。
卫星运动所需的向心力由万有引力提供， 所以
mv2 r
G
Mm r2
解得： v GM
r
对于近地卫星，r=R=6.4×106m，
v
6.6710-11 5.981024
6.4 106
人教版高一物理必修二第六章 6.5宇宙航行（30张PPT）
六、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， 它位于地球赤道正上方，跟地球同步做匀速圆周运动， 它的周期：T＝24h
人教版高一物理必修二第六章 6.5宇宙航行（30张PPT）
人教版高一物理必修二第六章 6.5宇宙航行（30张PPT）
1. 发射速度 发射速度是指航天器搭载在火箭中 随火箭一起上升过程结束后与火箭 分离时的速度。
2. 运行速度
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。
3.说明：
（1）三个宇宙速度均是指发射速度。 （2）第一宇宙速度是在地面附近 发射卫星的最小速度，也是卫星 环绕地球运行的最大速度。
人教版高一物理必修二第六章 6.5宇宙航行（30张PPT）
m/s
7.9103m / s
7.9km/ s
三、宇宙速度
1.第一宇宙速度： v1 7.9km / s
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（又叫环绕速度）。
2.第二宇宙速度： v2 11.2km / s
当物体的速度等于或大于11.2km/s时， 它就会克服地球引力，永远离开地球。 我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度。
宇宙航行 课件 -高一物理人教版(2019)必修第二册
发展需要大家的知慧和力量。
5. 小结与练习
小结
▪ 请说出第一、二、三宇宙速度的数值以及其物理意义。
▪ 请收集我国航天事业发展的历程，并在习题课上交流。
练习1
▪ 在北斗卫星导航系统中,北斗 - G6 卫星在赤道上方约 3.59×104 km 处的圆
形轨道上运行,恰好相对于地球表面静止不动,是一颗“地球同步卫星”。分析
▪ 由 =
可见，轨道半径r越大，则v越小
▪ 即较高轨道上运行的线速度比较低轨道上运行的线速度要小
▪ 换句话说，第一宇宙速度就是环绕地球做匀速圆周运动的最大速度
▪ 也是发射一颗人造卫星所需要的最小速度
2. 第二、三宇宙速度
第二、三宇宙速度
▪ 当飞行器的速度大于11.2km/s时候，它就会克服地球的引力而离开地球，
说明该卫星为什么是“静止不动”的。
练习2
▪ 阅读材料：
▪ “神舟五号”是我国第一艘载人飞船,总长 9.2 m,总质量 7.79×103 kg,装有 52
台发动机,能精确调整飞船的飞行姿态和运行轨道。其返回舱直径 2.5 m,容
积约为 6 m3。“神舟五号”飞船在太空中在轨运行了 14 圈,历时 21 h 23
风云系列卫星则主要是GEO卫星以及一些SSO卫星。
▪ 可以通过它们的名字的编号来判断卫星的类型。
▪ 例如北斗二号-M1是地球中轨道卫星，北斗二号G1属于地球静止轨道卫星，
而北斗二号-G2则是亚地球同步轨道（已经于2022年1月被遗弃到墓地轨
道）。
4. 宇宙航行
千年一梦
▪ “地球是人类的摇篮，但类不可能永远生活在摇篮中。
的飞跃.”
▪ 1971年4月9日，苏联发射了“礼炮1号”空间站两年后，美国将“天空实验室”空间站送人太空，并在空间站中进行了人类无
5. 小结与练习
小结
▪ 请说出第一、二、三宇宙速度的数值以及其物理意义。
▪ 请收集我国航天事业发展的历程，并在习题课上交流。
练习1
▪ 在北斗卫星导航系统中,北斗 - G6 卫星在赤道上方约 3.59×104 km 处的圆
形轨道上运行,恰好相对于地球表面静止不动,是一颗“地球同步卫星”。分析
▪ 由 =
可见，轨道半径r越大，则v越小
▪ 即较高轨道上运行的线速度比较低轨道上运行的线速度要小
▪ 换句话说，第一宇宙速度就是环绕地球做匀速圆周运动的最大速度
▪ 也是发射一颗人造卫星所需要的最小速度
2. 第二、三宇宙速度
第二、三宇宙速度
▪ 当飞行器的速度大于11.2km/s时候，它就会克服地球的引力而离开地球，
说明该卫星为什么是“静止不动”的。
练习2
▪ 阅读材料：
▪ “神舟五号”是我国第一艘载人飞船,总长 9.2 m,总质量 7.79×103 kg,装有 52
台发动机,能精确调整飞船的飞行姿态和运行轨道。其返回舱直径 2.5 m,容
积约为 6 m3。“神舟五号”飞船在太空中在轨运行了 14 圈,历时 21 h 23
风云系列卫星则主要是GEO卫星以及一些SSO卫星。
▪ 可以通过它们的名字的编号来判断卫星的类型。
▪ 例如北斗二号-M1是地球中轨道卫星，北斗二号G1属于地球静止轨道卫星，
而北斗二号-G2则是亚地球同步轨道（已经于2022年1月被遗弃到墓地轨
道）。
4. 宇宙航行
千年一梦
▪ “地球是人类的摇篮，但类不可能永远生活在摇篮中。
的飞跃.”
▪ 1971年4月9日，苏联发射了“礼炮1号”空间站两年后，美国将“天空实验室”空间站送人太空，并在空间站中进行了人类无
人教版高中物理必修二 宇宙航行课件 (1)ppt课件
Gm m r2
'
mv r
2
v
v
1 r
Gm r
从上式可以看出:
,
卫星离地心越远，它运行的速度越慢。
近地面的卫星的速度是多少呢？
h=100km，R=6370km
对于靠近地面的卫星，可以认为此时的 r 近似等于地 球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出：
v1
Gm R
6.6710 11 5.8910 24 6.37106
例：两个人造地球卫星，其轨道半 径之比r1:r2=2:1，求(1)向心加速度 之比，(2)线速度之比，（3）角速 度之比，（4）运动周期之比。
2 Mm mv （2） G 2 = r r v1 r2 1 v2 = r1 = 2
GM V= r
例：两个人造地球卫星，其轨道半 径之比r1:r2=2:1，求(1)向心加速度 之比，(2)线速度之比，（3）角速 度之比，（4）运动周期之比。 Mm （3） G 2 =mrω2 r ω1 r23 1 ω2 = r 3 = 8 1 GM ω= r3
人民教育出版社《高中物理必修1》第三章第5节
太阳系
引言
在科学技术欠发达的古代，“嫦娥奔月”只能是美丽的传 说。 1957年10月4日，前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星， 从而开创人类的航天新纪元；1961年4月12日，前苏联成功地 发射了第一艘“东方号”载人飞船，尤里· 加加林成为人类第 一位航天员，揭开了人类进入太空的序幕；1969年7月20日， 美国航天员阿姆特朗和奥尔德林驾驶“阿波罗”11号飞船的登 陆舱降落在月球赤道附近的静海区，首次实现了人类登上月球 的理想…… 人类进入了航天时代。
4π2
h
例、试求赤道上空同步卫星离地面的高度h和线 速度v各是多少？已知地球质量M=6.0×1024kg， 地球的赤道半径R=6.4×106m，引力常量 G=6.67×10-11N•m2/kg2，地球自转周期 T=24h。
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′
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第6章 第5节 宇宙航行—2019-2020人教版高中物理 必修二 课件( 共51张P PT)
第三宇 宙速度
使卫星挣脱___太_ຫໍສະໝຸດ 阳___引力束缚的__最___小___地面发 ___1_6_._7___km/s 射速度
返回导航
·
·
第6章 第5节 宇宙航行—2019-2020人教版高中物理 必修二 课件( 共51张P PT)
『想一想』
某小报登载：×年×月×日，×国发射了一颗质量为100 kg，周期为1 h的
人造环月球卫星。一位同学记得月球半径约为地球的
1 4
，月球表面重力加速度约
为地球的
1 6
，经过推理，他认定该报道是则假新闻，他的判断正确吗？(地球半
径约为6.4×103 km)
答案：正确。
物 理 必 修 ②
人 教 版
第六章
万有引力与航天
知识点 2 宇宙速度
数值
意义
第一宇
卫星在地球表面附近绕地球做___匀__速__圆__周__运__动___
宙速度 ___7_.9____km/s 的速度
第二宇
使卫星挣脱__地__球____引力束缚的最小地面发射速
宙速度 ___1_1_._2___km/s 度
物 理 必 修 ②
人 教 版
返回导航
·
·
第六章 万有引力与航天
解析：万有引力提供向心力GMRm2 ＝m4Tπ22R
又GMRm2 ＝mg得
1
Tmin＝2π
Rg月月＝2π
4R地 1 6g地
物
＝2π 32Rg地地＝2π 3×26×.49×.8106s＝6.2×103 s≈1.72 h。
理
必 修
环月卫星最小周期约为1.72 h，故该报道是则假新闻。
·
物 理 必 修 ②
人 教 版
第6章 第5节 宇宙航行—2019-2020人教版高中物理 必修二 课件( 共51张P PT)
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第六章
万有引力与航天
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
第六章
万有引力与航天
探究一 人造地球卫星
1
在地球的周围，有许多的卫星在不同的轨道上绕地
球转动，请思考：
(1)这些卫星的轨道平面有什么特点？
(2)这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有
物 理
关呢？
必
修
②
人 教 版
第6章 第5节 宇宙航行—2019-2020人教版高中物理 必修二 课件( 共51张P PT)
物 理 必 修 ② 人 教 版
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第六章 万有引力与航天
辨析思考
『判一判』
(1)第一宇宙速度是发射卫星的最小速度。
( √)
(2)无论从哪个星球上发射卫星，发射速度都要大于7.9 km/s。
( ×)
(3)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s。
②
人 教 版
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第六章
万有引力与航天
物 理 必 修 ②
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课内互动探究
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新课标导学
物理
必修②·人教版
第六章
万有引力与航天
第五节 宇宙航行
第六章 万有引力与航天
素养目标定位
※ 知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度 ※ 能运用万有引力定律及匀速圆周运动的规律解决卫星运动的有关问题 ※ 感知人类探索宇宙的梦想，培养献身科学的人生价值观
物 理 必 修 ② 人 教 版
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课前预习反馈
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第六章
万有引力与航天
知识点 1 人造地球卫星
1．牛顿的设想 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 回地球表面，成为一颗绕地球转动的__人__造__地__球__卫__星____。
v2
球对它的__万__有__引__力____提供，即G
Mm r2
＝___m__r____，则卫星在轨道上运行的线
速度v＝ GrM。
物 理 必 修 ②
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第六章
万有引力与航天
知识点 3 梦想成真
1957年10月__苏__联____成功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。 2008年9月27日我国航天员__翟__志__刚____太空行走； 2013年6月20日我国航天员___王__亚__平___首次太空授课。
( ×)
(4)人造地球卫星离地面越高，运动速度越小。
( √)
(5)如果在地面发射卫星的速度大于11.2 km/s，卫星会永远离开地球。
物 理
( √)
必
修
②
人 教 版
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·
第六章 万有引力与航天
『选一选』
2013年6月11日，“神舟十号”飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，航天员
王亚平进行了首次太空授课。在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速
·
·
第六章 万有引力与航天
素养思维脉络
物 理 必 修 ② 人 教 版
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1
课前预习反馈
2
课内互动探究
3
核心素养提升
4
课内课堂达标
5
课后课时作业
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第六章
万有引力与航天
物 理 必 修 ②
人 教 版
第6章 第5节 宇宙航行—2019-2020人教版高中物理 必修二 课件( 共51张P PT)
度大小 A．等于7.9 km/s
( C)
B．介于7.9 km/s和11.2 km/s之间
C．小于7.9 km/s
D．介于7.9 km/s和16.7 km/s之间
物 理 必 修 ②
解析：卫星在圆形轨道上运动的速度v＝
M Gr
。由于r>R，所以v<
M GR
人 教
＝7.9 km/s，C正确。
版
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第六章 万有引力与航天
第三宇 宙速度
使卫星挣脱___太_ຫໍສະໝຸດ 阳___引力束缚的__最___小___地面发 ___1_6_._7___km/s 射速度
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『想一想』
某小报登载：×年×月×日，×国发射了一颗质量为100 kg，周期为1 h的
人造环月球卫星。一位同学记得月球半径约为地球的
1 4
，月球表面重力加速度约
为地球的
1 6
，经过推理，他认定该报道是则假新闻，他的判断正确吗？(地球半
径约为6.4×103 km)
答案：正确。
物 理 必 修 ②
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第六章
万有引力与航天
知识点 2 宇宙速度
数值
意义
第一宇
卫星在地球表面附近绕地球做___匀__速__圆__周__运__动___
宙速度 ___7_.9____km/s 的速度
第二宇
使卫星挣脱__地__球____引力束缚的最小地面发射速
宙速度 ___1_1_._2___km/s 度
物 理 必 修 ②
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第六章 万有引力与航天
解析：万有引力提供向心力GMRm2 ＝m4Tπ22R
又GMRm2 ＝mg得
1
Tmin＝2π
Rg月月＝2π
4R地 1 6g地
物
＝2π 32Rg地地＝2π 3×26×.49×.8106s＝6.2×103 s≈1.72 h。
理
必 修
环月卫星最小周期约为1.72 h，故该报道是则假新闻。
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第六章
万有引力与航天
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
第六章
万有引力与航天
探究一 人造地球卫星
1
在地球的周围，有许多的卫星在不同的轨道上绕地
球转动，请思考：
(1)这些卫星的轨道平面有什么特点？
(2)这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有
物 理
关呢？
必
修
②
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辨析思考
『判一判』
(1)第一宇宙速度是发射卫星的最小速度。
( √)
(2)无论从哪个星球上发射卫星，发射速度都要大于7.9 km/s。
( ×)
(3)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s。
②
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第五节 宇宙航行
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※ 知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度 ※ 能运用万有引力定律及匀速圆周运动的规律解决卫星运动的有关问题 ※ 感知人类探索宇宙的梦想，培养献身科学的人生价值观
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第六章
万有引力与航天
知识点 1 人造地球卫星
1．牛顿的设想 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 回地球表面，成为一颗绕地球转动的__人__造__地__球__卫__星____。
v2
球对它的__万__有__引__力____提供，即G
Mm r2
＝___m__r____，则卫星在轨道上运行的线
速度v＝ GrM。
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万有引力与航天
知识点 3 梦想成真
1957年10月__苏__联____成功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。 2008年9月27日我国航天员__翟__志__刚____太空行走； 2013年6月20日我国航天员___王__亚__平___首次太空授课。
( ×)
(4)人造地球卫星离地面越高，运动速度越小。
( √)
(5)如果在地面发射卫星的速度大于11.2 km/s，卫星会永远离开地球。
物 理
( √)
必
修
②
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『选一选』
2013年6月11日，“神舟十号”飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，航天员
王亚平进行了首次太空授课。在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速
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素养思维脉络
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课内互动探究
3
核心素养提升
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课内课堂达标
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课后课时作业
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万有引力与航天
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第6章 第5节 宇宙航行—2019-2020人教版高中物理 必修二 课件( 共51张P PT)
度大小 A．等于7.9 km/s
( C)
B．介于7.9 km/s和11.2 km/s之间
C．小于7.9 km/s
D．介于7.9 km/s和16.7 km/s之间
物 理 必 修 ②
解析：卫星在圆形轨道上运动的速度v＝
M Gr
。由于r>R，所以v<
M GR
人 教
＝7.9 km/s，C正确。
版
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