人教版高中物理必修二宇宙航行
人教版 高中物理宇宙航行教案
人教版高中物理宇宙航行教案第一章：宇宙的奥秘1.1 宇宙的起源学习宇宙大爆炸理论，了解宇宙的起源和演化过程。
讨论宇宙膨胀和宇宙背景辐射的概念。
1.2 宇宙的组成学习宇宙中的物质组成，包括恒星、行星、星系等。
探讨暗物质和暗能量的概念，了解它们对宇宙的影响。
第二章：恒星和星系2.1 恒星的诞生和演化学习恒星的诞生过程，了解恒星的形成和演化规律。
探讨恒星的生命周期，包括主序期、红巨星期和白矮星期等。
2.2 星系的分类和演化学习星系的分类，包括椭圆星系、螺旋星系和irregular星系等。
探讨星系的演化过程，包括星系的形成和星系间的相互作用。
第三章：黑洞和引力波3.1 黑洞的性质学习黑洞的定义和性质，了解黑洞的形成和观测。
探讨黑洞的辐射和黑洞的吞噬过程。
3.2 引力波的探测和意义学习引力波的概念和产生原因，了解引力波的探测技术。
探讨引力波的观测对物理学和宇宙学的影响。
第四章：宇宙探索技术4.1 航天器和探测器学习航天器的构造和工作原理，了解不同类型的探测器及其应用。
探讨航天器发射和轨道控制的技术。
4.2 宇宙观测的方法和仪器学习宇宙观测的方法和技术，包括光学观测、射电观测和X射线观测等。
探讨不同观测仪器的作用和适用范围。
第五章：宇宙的未来5.1 宇宙膨胀和暗能量学习宇宙膨胀的证据和暗能量的作用，了解暗能量对宇宙未来的影响。
探讨宇宙加速膨胀和宇宙未来的命运。
5.2 宇宙终结的可能性学习宇宙的热寂和宇宙大撕裂的概念，了解宇宙终结的可能性。
讨论宇宙的未来对人类的意义和探索宇宙的重要性。
第六章：地球和太阳系6.1 地球的宇宙位置学习地球在太阳系中的位置，了解地球的自转和公转。
探讨地球的宇宙环境，包括地月系统和太阳系的结构。
6.2 地球的大气和海洋学习地球的大气层结构和气候系统，了解大气对地球的影响。
探讨地球的海洋分布和海洋生态系统。
第七章：恒星和行星的物理性质7.1 恒星的结构和光度学习恒星的内部结构，了解恒星的光度和恒星能量的产生。
人教版高中物理必修二宇宙航行(新课标)
中国航天
三、梦想成真
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，又叫通讯卫星。
中国航天
三、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 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？ ） 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。
1、第一宇宙速度
计算 地球半径R=6400km，地球质量M=5.98×1024kg
v=
GM = 7.9km / s R
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——第一宇宙速度
要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于7.9km/s
最小发射速度
最大环绕速度
（半径最小）
二、宇宙速度 计算
中国航天
三、梦想成真
同步卫星
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
中国航天
三、梦想成真 同步卫星有以下几个特点：
三颗同步卫星作为 通讯卫星，则可覆 盖全球。（两级有 部分盲区）
中国航天
三、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 “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 一位航天员杨利伟送人太空．
2、人造地球卫星
3 、梦想成真 （1）世界的成就 （2）中国的成就
4 、同步卫星 定点在赤道上空，周期T、高度h、线 速度v一定。T=24h h=36000km v=3.1km/s
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．
【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。
高中物理必修二人教版2019第7章万有引力与宇宙航行4宇宙航行
度、角速度、周期都跟卫星的轨道半径有关。
归纳提升
1.人造卫星的轨道
卫星绕地球做匀速圆周运动时,由地球对它
的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球
做匀速圆周运动的圆心必与地心重合,而这
样的轨道有多种,其中比较特殊的有与赤道
共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地
1.第一宇宙速度:第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地球做
匀速圆周运动必须具备的速度,即近地卫星的环绕速度。
2.第一宇宙速度的推导
项目
公式
结果
万有引力提供卫
重力提供卫星
星运动的向心力
运动的向心力
地
G
v=
=m
地
mg=m
v=
3.最小发射速度:向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困
2.地球静止卫星的特点
周期一定
与地球自转周期相同,即 T≈24 h的角速度相同
高度一定
卫星离地面高度 h=r-R≈6R(为恒量)≈3.6×104 km
速度大小一定
向心加速度大
小一定
轨道平面一定
v=
=3.07 km/s(为恒量),环绕方向与地球自转
方向相同
最小地面发射速度
使飞行器挣脱太阳引力的束缚,飞到太
阳系外的最小地面发射速度
二、人造地球卫星
1.人造地球卫星
(1)运动规律:一般情况下可认为人造卫星绕地球做匀速圆
周运动。
(2)向心力来源:人造地球卫星的向心力由地球对它的万有
引力提供。
(3)所有卫星的轨道平面均过地心。
2.地球同步卫星位于地面上方高度约36 000 km处,周期与地
高中物理 宇宙航行素材(1) 新人教版必修2
用心 爱心 专心 1 第六章 万有引力与航天第五节 宇宙航行 文本素材一、教材分析：本节内容主要介绍了宇宙速度、人造地球卫星、宇宙航天器等内容，人们在应用万有引力定律研究天体运动的基础上，实现人类的航天梦想，为科学研究、人类生活服务方面做出巨大的贡献。
通过本节学习了解如下知识：(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, V=R GM /或V=gR ,数值上V 1=7.9km/s .(2)第二宇宙速度:克服地球引力,脱离地球的逃逸速度.V 2=11.2km/s.(3)第三宇宙速度:在地面附近发射物体挣脱太阳引力束缚的速度, V 3=11.2km/s.这节内容是万有引力理论的成就在生活中的应用,与我们的生活密切相关,让学生在学习物理的过程中感受到物理就在我们的身边,与我们的生活时刻联系在一起.从而引导学生进行科学和生活、和社会联系的思考，培养学生学习物理的兴趣，激发学生献身科学的热情，对学生科学价值观的形成起到重要的作用。
二、要点点拨1.第一宇宙速度7.9km/s 是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，而如人造卫星绕地球做匀速圆周运动的半径越大，则所需的线速度相应越小。
2.若实际发射卫星的的速度大于7.9km/s 且小于11.2km/s ，则卫星绕地球做椭圆运动。
卫星如做椭圆运动，它在各点的速度大小是不同的由r GM v =可粗略看出，r 变大时，v 变小。
3.在求解有关人造卫星的的习题时，一定要注意卫星离地面高度与卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径是两个不同的概念。
4.第二、第三宇宙速度虽然数值上比第一宇宙速度大不多，但要达到这一速度是相当困难的。
三、解题思路1. 用万有引力定律处理天体问题，主要有两条解题思路：（1）在地面附近把万有引力看成等于物体受的重力，即mg F =引，主要用于计算涉及重力加速度的问题；（2）把天体的运动看成是匀速圆周运动，且向心引F F =，主要用于计算天体质量、密度以及讨论卫星的速度、角速度、周期随轨道的变化而变化等问题。
新教材 人教版高中物理必修第二册 第七章 万有引力与宇宙航行 知识点考点重点难点提炼汇总
第七章万有引力与宇宙航行7.1行星的运动 ....................................................................................................................... - 1 -7.2万有引力定律 ................................................................................................................... - 6 -7.3万有引力理论的成就...................................................................................................... - 14 -7.4宇宙航行 ......................................................................................................................... - 21 -7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性.............................................................................. - 30 -7.1行星的运动一、地心说和日心说开普勒定律1．地心说地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他星体都绕地球运动。
2．日心说太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。
[注意]古代两种学说都是不完善的，因为不管是地球还是太阳，它们都在不停地运动，并且行星的轨道是椭圆，其运动也不是匀速率的。
鉴于当时人们对自然科学的认识能力，日心学比地心说更进一步。
高中物理人教版《必修第二册》教案讲义：卫星的变轨问题及宇宙航行的几个问题辨析
人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆点点火加速，速度变大，进入椭圆轨道Ⅱ再次点火加速进入圆轨道Ⅲ卫星变轨问题分析方法速度大小的分析方法．①卫星做匀速圆周运动经过某一点时，其速度满足以此为依据可分析卫星在两个不同圆轨道上的②卫星做椭圆运动经过近地点时，卫星做离心运动，m v2.以此为依据可分析卫星沿椭圆轨r道和沿圆轨道通过近地点时的速度大小(即加速离心．发射“嫦娥三号”的速度必须达到第三宇宙速度．在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关．卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比．在绕月轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力明白第三宇宙速度是指被发射物体能够脱离太阳系的最小发射速度，而“嫦娥三号”没有脱离太阳的引力范要熟记万有引力的表达式并清楚是万有引力提供卫星做圆如图所示，发射同步卫星的一般程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后在P点变轨，进入椭圆形转移轨道椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P点，远地点为同步卫星圆，到达远地点Q时再次变轨，进入同步卫星轨设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在椭圆形转移轨道点的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点，在同步卫星轨道上的速率为v4，则下列说法正确的是点变轨时需要加速，Q点变轨时要减速点变轨时需要减速，Q点变轨时要加速D．v2>v1>v4>v3练2发射地球同步卫星时，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，最后再次点火将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示，卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是()A．卫星在轨道3上的运行速率大于在轨道1上的运行速率B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道1上运动一周的时间大于它在轨道2上运动一周的时间D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度反思总结卫星变轨问题关键词转化二、有关宇宙航行的几个问题辨析辨析1.发射速度与运行速度的比较(1)发射速度在地面以某一速度发射一个物体，发射后不再对物体提供动力，在地面离开发射装置时的速度称为发射速度，三个宇宙速度都是指发射速度．(2)运行速度运行速度是指做圆周运动的人造卫星稳定飞行时的线速度，对于人造地球卫星，轨道半径越大，则运行速度越小．(3)有的同学这样认为：沿轨道半径较大的圆轨道运行的卫星的发射速度大，发射较为困难；而轨道半径较小的卫星发射速度小，发射较为容易．这种观点是片面的．因为高轨卫星的发射难易程度与发射速度没有多大关系，如果我们在地面上以7.9km/s 的速度水平发射一个物体，则这个物体可以贴着地面做圆周运动而不落到地面；如果速度增大，则会沿一个椭圆轨道运动．速度越大，椭圆轨道的半长轴就越大；如果这个速度达到11.2km/s，则这个物体可以摆脱地球的引力．可见，无论以多大速度发射一个物体或卫星，都不会使之成为沿较大的圆轨道做圆周运动的人造卫星，高轨卫星的发射过程是一个不断加速变轨的过程，并不是在地面上给一个发射速度就可以的．【典例2】(多选)如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则()A．该卫星的发射速度必定大于11.2km/sB．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/sC．在椭圆轨道上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度D．卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ辨析2.分清三个不同(1)重力和万有引力的向心加速度等于重力加速度g 的运动周期有可能是20小时如图所示，地球赤道上的山丘e，近地资源卫星均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动．设、v3，向心加速度分别为v2<v33<a2已知地球赤道上的物体随地球自转的线速度大小为近地卫星线速度大小为，地球同步卫星线速度大小为设近地卫星距地面高度不计，同步卫星距地面高度约为地倍．则下列结论正确的是(。
人教版高中物理新教材必修第二册第7章-万有引力与宇宙航行-教案
星环绕天体表面运动的周期 T,就可估测出
中心天体的密度.
75
7.
4 宇宙航行
宇宙
数值
速度
(
km/
s)
意义
是人造地球卫星的最
第一宇宙速
度(环绕速度)
小发 射 速 度,也 是 人
7.
9
造地球卫星绕地球做
圆周运动的最大运行
速度.
第二宇宙速
度(脱离速度)
第三宇宙速
度(逃逸速度)
使物体挣脱地球引力
11.
v
m
r
2
v2
m
Mm
G 2 =man = r
r
mrω2
4π2
m 2r
T
2.天体表面问题
不计天体自转的影响,在 天 体 表 面 上 的
物体受 到 的 重 力 近 似 等 于 其 所 受 的 万 有 引
力,即 mg=G
速度g 时使用).其中 M 为该天体的质量,
R
为该天体的半径,
g 为相应天体表面的重力加
Mm
=m
r2
v2
4π2
v2r ω2r3
=mω2r=m 2r,可得 M =
=
=
r
G
G
T
4π2r3
,
可知已知核心舱的质量和绕地半径、已
GT2
知核心舱的质量和绕地周期以及已知核心舱
6)绕 行 方 向 一 定:与 地 球 自 转 的 方 向
一致.
7.
5 相对论时空观和牛顿力学的局限
一 经典时空观
(
1)在经典力学中,物体的质量是不随速
度的改变而改变的.
假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行,其周期也
高中物理(人教版)必修第二册讲义—宇宙航行
高中物理（人教版）必修第二册讲义—宇宙航行【学习目标】1．通过阅读课本资料了解牛顿对人造卫星的猜想、外推的思路和思想，能写出第一宇宙速度的推导过程。
2．通过第一宇宙速度的推导总结，能说出人造地球卫星的原理及运行规律。
3．通过阅读教材第三部分，能够介绍世界和我国航天事业的发展历史，感知人类探索宇宙的梦想，激发爱国热情，增强民族自信心和自豪感。
【学习重点】第一宇宙速度的推导。
【学习难点】第一宇宙速度的推导；环绕速度与发射速度的区分。
知识梳理一、宇宙速度1.人造地球卫星(1)牛顿的设想：如图所示，把物体水平抛出，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。
(2)运动规律：一般情况下可认为人造卫星绕地球做匀速圆周运动。
(3)向心力来源：人造地球卫星的向心力由地球对它的万有引力提供。
2．宇宙速度宇宙速度数值/(km·s－1)物理意义是使人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度；也是人造卫星绕第一宇宙速度7.9(环绕速度)地球运动的最大运行速度第二宇宙速度11.2(脱离速度)是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度第三宇宙速度16.7(逃逸速度)是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度梦想成真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；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第六章第五节宇宙航行+测试题+Word版含答案.pptx
上，两卫星到地球中心的距离一定相等．故选C. 答案：C 6．(多选)如图，近地人造卫星和月球绕地球的运行轨道可视为
圆．设卫星、月球绕地球公转周期分别为 T 卫、T 月，地球自转周期为 T地， 则 ()
学无止 境
A．T 卫＜T 月 C．T 卫＜T 地
v2 mR 可得，选项
C
错误．由
F＝34GπRmρ，F＝mR4Tπ22可知，周期之比
为 1∶1，故 D 错误．
答案：A 8．“北斗”卫星导航定位系统由地球静止轨道卫星(同步卫星)、 中轨道卫星和倾斜同步卫星组成．地球静止轨道卫星和中轨道卫星都
在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别约为地球半径的 6 倍和 3.4 倍．下列说法正确的是( )
（R＋h静）3
ω静
≈2， ＝
（R＋h中）3
ω中
R＋h中3 R＋h静 ≈
21，
v静 ＝
v中
R＋h中
a静 R＋h中2
≈0.79， ＝
≈0.395，故只有A 正确．
R＋h静
a中 R＋h静
答案：A 9．如图所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星 A、B、C 绕地球做匀速圆周运动，某一时刻它们恰好在同一直线上，下列说法
律可得 Mm0＝m0g， G R2
ρ＝34MπR，3
ρ地 g地R月
ρ月＝
＝1.5. g月R地
答案：(1)2 6 (2)1.5
A. 一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离一定相 等 B. 一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离可以 不等 ，但应成整数倍
C. 两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离一定相等 D. 两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离可以不等，但 应成 整数倍
2024秋季人教版高中物理必修第二册第七章万有引力与宇宙航行《万有引力定律》
听课记录：2024秋季人教版高中物理必修第二册第七章万有引力与宇宙航行《万有引力定律》一、教学目标（核心素养）•物理观念：理解万有引力定律的基本概念，掌握其公式及适用条件，认识万有引力是自然界中普遍存在的力。
•科学思维：通过逻辑推理和实验证据，理解万有引力定律的得出过程，培养科学推理和建模能力。
•科学探究：通过案例分析，探究万有引力定律在解释天体运动中的应用，培养科学探究精神。
•科学态度与责任：培养尊重科学、实事求是的态度，认识到万有引力定律在探索宇宙规律中的重要性，激发探索宇宙奥秘的兴趣。
二、导入•教师行为：通过展示一段关于天体运动的视频，如行星绕太阳公转、月球绕地球旋转等，引导学生思考这些天体运动背后的原因。
然后，教师提出问题：“是什么力量使得这些天体能够按照特定的轨道运动？”•学生活动：观看视频，积极思考教师提出的问题，尝试从物理学的角度给出初步的解释或猜想。
•过程点评：视频导入直观生动，有效吸引了学生的注意力，问题设置具有启发性，为后续学习万有引力定律做了良好的铺垫。
三、教学过程3.1 万有引力定律的引入•教师行为：首先，教师简要回顾历史上对天体运动规律的研究，如开普勒行星运动三定律。
然后，介绍牛顿在前人研究基础上提出万有引力定律的过程，强调万有引力定律的普遍性和重要性。
•学生活动：认真听讲，回顾相关知识，理解万有引力定律提出的背景和意义。
•过程点评：教师通过历史回顾，帮助学生构建了知识的连贯性，增强了学生对万有引力定律重要性的认识。
3.2 万有引力定律的内容与公式•教师行为：详细讲解万有引力定律的内容，即任何两个质点之间都存在相互吸引的力，这个力的大小与它们质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比。
同时，教师板书万有引力定律的公式F=G(m₁m₁/r²)，并解释各符号的含义。
•学生活动：跟随教师的讲解，认真记录公式和要点，理解万有引力定律的内容及其公式的含义。
•过程点评：教师讲解清晰，板书规范，有助于学生准确掌握万有引力定律的内容及其公式。
人教版高中物理必修第二册精品课件 第七章 万有引力与宇宙航行 02-2 万有引力定律
2.太阳对行星的引力 （1）推导
[解析] 托勒密提出了“地心说”，认为地球是宇宙的中心，所有行星都是绕地球做圆周 运动，故A错误；开普勒通过对天体运动的长期研究，发现了行星运动三定律，故B错 误；牛顿提出了万有引力定律，卡文迪什通过实验测出了万有引力常量，故C错误； 牛顿通过月—地检验，证明了地面物体所受地球的引力和天体间引力遵循点二 万有引力定律 知识必备·固基础
连线
3.适用条件
质点
引力常量
两球心
牛顿 卡文迪什
万有引力的四个特性
要点深化·提能力
特性
内容
万有引力不仅存在于太阳与行星、地球与月球之间,宇宙间任何两个有质量 普遍性
的物体之间都存在着这种相互吸引的力
两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力,总是满足大小 相互性
式。 科学态度与责任：通过了解牛顿在前人的基
3.理解万有引力定律的内容、表达式及 础上发现万有引力的思想过程，体会科学研
适用范围，知道引力常量，能应用万 究的长期性、连续性及艰巨性。
有引力公式解答相关问题。
要点一 对太阳与行星间引力的理解 知识必备·固基础
匀速圆周 向心力
完全相当
要点深化·提能力
3.行星对太阳的引力
4.行星与太阳间的引力
例题1 [2022江苏扬州月考]许多科学家在物理学发展过程中作出了重要贡献，下列表 述正确的是( D ) A.托勒密提出日心说，认为太阳是宇宙的中心，所有的行星绕太阳做圆周运动 B.第谷通过对天体运动的长期研究，发现了行星运动三定律 C.开普勒通过分析第谷的天文观测数据，发现了万有引力定律 D.牛顿通过月—地检验，证明了地面物体所受地球的引力和天体间引力遵循相同的规律
7.4 宇宙航行 课件-2023学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册
一. 宇宙速度
第一宇宙速度
1.推导
简单认为卫星在地球表面附近（R=r）绕地球做匀速圆周
运动：
方法一：飞行器运动所需的向心力是由地球对它的万有引力
提供，即
Mm
v2
G 2 m
R
R
v
GM
R
方法二：黄金代换法
v2
mg m
R
m
v
r
v gR
第一宇宙速度
2.数值
7.9km/s
C. 与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，且从地球表
面看卫星是静止
D. 与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，但卫星相对
地球表面是运动的
P7：1
总结—宇宙航行
1.第一宇宙速度：v1
GM
gR 7.9km/s
R
；
是最小的发射速度，也是最大的运行速度；
2.近地卫星：贴地飞行，线速度v=7.9km/s；
启动；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
位航天员杨利伟送入太空。
梦想成真
“
嫦
娥
五
号”
任
务
回
顾
2020年12月17日，经过20多天，嫦娥五号探测器在一次任务中，
连续实现我国航天史上首次月面采样、月面起飞、月球轨道交会
对接、带样返回等多个重大突破，成功带回1.7kg月球土壤。
星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度
是多大？
答案：金星表面的自由落体加速度是8.9 / 2 ；
金星的第一宇宙速度是7.3/。
总结—宇宙速度
宇宙航行 课件 -高一物理人教版(2019)必修第二册
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
高一物理人教版必修二第六章第5节《宇宙航行》说课稿
《宇宙航行》说课稿尊敬的各位领导，各位老师，大家好。
今天我说课的题目选自人教版高中物理必修二第六章第五节《宇宙航行》。
下面我将从教材分析、学情分析，教学目标、教学重难点、教学方法、教学程序、作业设计与板书设计几个的方面进行阐述。
一、教材分析《宇宙航行》是新课程人教版必修二第六章第五节的内容，本节课是以学生前面已掌握的平抛运动、圆周运动和向心力等知识以及万有引力定律为基础，重点推导了第一宇宙速度，介绍了第二、第三宇宙速度。
通过对人造卫星、宇宙速度的介绍，使学生对航天科学产生兴趣，增强民族自信心和自豪感。
是学生进一步学习研究天体物理问题的基础。
二、学情分析从学生年龄特征来看，大多是00后出生，他们已经对本节知识有一定的接受能力，但是对知识体系条理性掌握，对易混淆知识的辨别能力还欠缺。
从学生的知识基础来看，本节与第五章息息相关，不同水平的学生学起来认知程度不一样。
从认知特点及思维规律来看，学生容易接收表象、浅显的知识，不易接收推理性强、易混淆的知识。
因此在教学过程中教师要作合理的引导。
三、教学目标1、知识与技能（1）知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。
（2）会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。
（3）理解卫星的运行速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系。
2、过程与方法(1)在学习牛顿对卫星发射猜想的同时，培养学生科学探索能力；(2)培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力。
3、情感态度与价值观（1）通过展示人类在宇宙航行领域中的伟大成就，激发学生学习物理知识的热情。
（2）通过介绍我国在航天方面的成就，激发学生的爱国热情，增强民族自信心和自豪感。
（3）感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。
四、教学重点依据课程标准要求和本节教材实际，并结合课后习题，确定本节的教学重点为：宇宙第一速度的推导过程和方法，了解第一宇宙速度的应用领域。
因为高一学生思维还不够敏捷，很难做到大跨度的思维跳跃，对于人造卫星、宇宙飞船等高科技产品，学生在学习时往往存在一定的心里障碍。
人教版 高中物理 必修二 第六章 §6.5 宇宙航行 教学设计 PPT
练习1.以下人造卫星的线速度、 周期、角速度的大小关系?
GMm r
2
2 v m m r T =T <T T <T
2 2
1 2 3
1 3
2
v1>v2=v3>v4 rm r
4
2
4
ω1>ω2=ω3>ω4
练习2 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，仍然做圆周运动， 则（ CD ） A.卫星的环绕线速度将增大到原来的2倍 B.卫星所需的向心力将减小到原来的1/2 C.地球提供的向心力将减小到原来的1/4 D.卫星的环绕线速度将减小到原来的 2 / 2
轨道越高，所需发射速度 越大，而运行速度越小。
关于第一宇宙速度，下列说法中正 确的是（ AC ） A.它是人造地球卫星在近地圆形轨 道上的运行速度 B.它是人造地球卫星绕地球飞行的 最小速度 C.它是能使卫星进入近地圆形轨道 的最小发射速度 D.人造地球卫星的实际运行速度都 大于第一宇宙速度
⑵实际上，所有卫星 V发射 ≥ 7.9km/s V运行 ≤ 7.9km/s ⑶第一宇宙速度是人造卫星的最小 发射速度，最大环绕速度，是近 地卫星的环绕速度。
2 2
GMm mg 2 R
6
84.6min
最小周期
2.两颗人造地球卫星A、B绕 地球做匀速圆周运动，它们 的周期之比TA:TB＝1：8， 则轨道半径和运动速率之比 分别为 RA：RB＝ 1：4 ， VA：VB＝ 2：1
课后练习 《自》§6.5
1.宇宙速度
近地卫星的环绕速度 第一宇宙速度7.9km/s 最小发射速度 最大运行速度 第二宇宙速度11.2km/s， 第三宇宙速度16.7km/s。 2.人造地球卫星
人教版高中物理必修二万有引力与宇宙航行考点总结
(每日一练)人教版高中物理必修二万有引力与宇宙航行考点总结单选题1、太阳光自太阳表面到达地球的时间为500s，已知万有引力常量为G=6.67×10−11N⋅m2kg2⁄，则太阳的质量最接近（）A．2×1024kgB．2×1027kgC．2×1030kgD．2×1033kg答案：C解析：日地距离为r=500×3×108m=1.5×1011m地球绕太阳公转的周期为T=365×24×3600s=3.15×107s太阳对地球的万有引力提供了地球围绕太阳做圆周运动的向心力，即G Mmr2=m(2πT)2r M=4π2r3GT2带入数据可知M=2.0×1030kg故选C。
2、嫦娥五号探测器将由长征五号运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空。
如果嫦娥五号经过若干次轨道调整后，先在距离月球表面h的高度处绕月球做匀速圆周运动，然后开启反冲发动机，嫦娥五号着陆器暂时处于悬停状态，最后实现软着陆，自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球。
月球的半径为R且小于地球的半径，月球表面的重力加速度为g0且小于地球表面的重力加速度，引力常量为G，不考虑月球的自转，则下列说法正确的是（）A．嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度可能大于地球的第一宇宙速度B．月球的平均密度ρ＝3g04πGRC．嫦娥五号探测器在绕月球做匀速圆周运动的t时间内，绕月球运转圈数n＝tR2π(R+ℎ)√R+ℎg0D．根据题给数据可求出月球的第二宇宙速度答案：B解析：B．设月球的质量为M，对于在月球表面处质量为m0的物体有m0g0＝G Mm0R2又因为ρ＝M43πR3所以ρ＝3g04πGR选项B正确；C．嫦娥五号探测器在圆轨道上运动时，有G Mm R+ℎ2＝m(2πT)（R＋h）解得T＝2π(R+ℎ)R √R+ℎg0故绕月球运转圈数n＝tT ＝tR2π(R+ℎ)√g0R+ℎ选项C错误；D．根据m′g0＝m′v2R得月球的第一宇宙速度v＝√g0R选项D错误；A．因为月球的半径小于地球的半径，月球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，所以月球的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，故嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度小于地球的第一宇宙速度，选项A错误。
高中物理必修二人教版6.5宇宙航行(28张PPT)
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；
高中物理必修二人教版2019第7章万有引力与宇宙航行本章整合
,选项 C 正确。卫星速度 v=
地
,a、b、c
三颗卫星的运行速度大小关系为 va= vb=vc,选项 D 错误。
三、卫星变轨问题
1.卫星变轨的原因
(1)由于对接引起的变轨。
(2)由于空气阻力引起的变轨。
2.卫星变轨的实质
地
(1)当卫星的速度突然增加时,G
二、卫星运行参量的分析
1.四个分析
“四个分析”是指分析人造卫星的加速度、线速度、角速度
和周期与轨道半径的关系。
地
(1)由 G
地
=m ,得 v=
,r 越大,v 越小。
地
地
(2)由 G
=mω2r,得 ω=
地
(3)由 G
=m
r,得 T=2π
所需要的向心力为F1,向心加速度为a1,线速度为v1,角速度为
ω1;绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略)所需
要的向心力为F2,向心加速度为a2,线速度为v2,角速度为ω2;地
球静止卫星所需要的向心力为F3,向心加速度为a3,线速度为
v3,角速度为ω3。假设三者质量相等,地球表面的重力加速度
地
地
误。根据万有引力提供向心力,G
=mrω2 得出 ω=
,因为
r1<r3,所以 ω1>ω3,故 B 错误。根据万有引力定律和牛顿第二定
地
律,得 G
确。
=ma,可知在同一位置加速度相同,故 C 错误,D 正
科学思维 1.变轨问题综合性较强,其实质是做匀速圆周运
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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
9.人造卫星的超重和失重 人教版高中物理必修二6.5宇宙航行(共33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
人 教 版 高 中 物理必 修二 6 . 5宇宙 航行 ( 共 33张 PPT)
天平 弹簧秤测重力
液体压强计
人 教 版 高 中 物理必 修二 6 . 5宇宙 航行 ( 共 33张 PPT)
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
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)
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
Mm m 4 2 R h h 3 GMT 2 R 3.6 104 km
R h2
T2
4 2
线速度：v 2r 2 3.14 4.237 107 m / s 3.1km/ s
T
人 教 版 高 中 物理必 修二 6 . 5宇宙 航行 ( 共 33张 PPT)
卫星变轨原理V mA NhomakorabeaF引Mm F引 G r 2
F引＜F向 F引＞F向
F引 F向
F向
m
v2 r
M
在A点万有引力相同
人 教 版 高 中 物理必 修二 6 . 5宇宙 航行 ( 共 33张 PPT)
m( 2
T
)2R h
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?
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)
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
T1
t
2
T2
t
2
t
T1T2
2T2 T1
2
T1
t
2
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?
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
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
GM r
F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）
v1 7.9Km / s
的最大速度 发射卫星的最小
速度
第二宇宙速度（脱离速度）v2 11.2Km/ s
同 步 卫 星 h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/s T=24h
人 教 版 高 中 物理必 修二 6 . 5宇宙 航行 ( 共 33张 PPT)
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
T=84分钟
人 教 版 高 中 物理必 修二 6 . 5宇宙 航行 ( 共 33张 PPT)
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an是1 万m有( 2T引 )力2 R(an)3有.38什么10区2 N别？
F2
man2
G
Mm R2
9.7 1012 N
F3
ma n3
G
Mm
R h2
P v1
v1__>__v2 人 教 版 高 中 物理必 修二 6 . 5宇宙 航行 ( 共 33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
人 教 版 高 中 物理必 修二 6 . 5宇宙 航行 ( 共 33张 PPT)
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）
GM v
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
24 3600
角速度： 2 2 3.14 rad / s 7.3105 rad / s
T 24 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
列运动方程,即:
Fn
G
Mm r2
man
m
v2
r
m2
r
m
4 2
T2
r
mv
人 教 版 高 中 物理必 修二 6 . 5宇宙 航行 ( 共 33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
人 教 版 高 中 物理必 修二 6 . 5宇宙 航行 ( 共 33张 PPT)