宇宙速度-课件
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高中物理【宇宙航行】教学课件
4．“最小发射速度”与“最大环绕速度” (1)“最小发射速度”：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，因为 发射卫星要克服地球对它的引力。近地轨道是人造卫星的最低运行轨道，而近 地轨道的发射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是人造卫星的最小发 射速度。 (2)“最大环绕速度”：由 GMr2m＝mvr2可得 v＝ GrM，轨道半径越小，线 速度越大。在所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星中，近地卫星的轨道半径最 小，线速度最大，所以近地人造卫星的线速度(即第一宇宙速度)是最大环绕速度。 因此，第一宇宙速度既是人造卫星的最小发射速度，又是人造卫星做匀速 圆周运动的最大环绕速度。
①1961年4月12日，苏联航天员加加林进入东方一号载人飞船，完成人类首 次进入太空的旅行。 ②1969年7月，美国阿波罗11号登上月球。
③2003年10月，我国的神舟五号发射升空，圆了中国人的飞天梦想。 ④2013年6月，我国的神舟十号分别完成与天宫一号空间实验室的手动和 自动交会对接。 ⑤2016年10月，我国的_神__舟__十__一__号___完成与__天__宫__二__号__空间实验室的自动 交会对接。 ⑥2017年4月，我国的__天__舟__一__号___成功发射并与天宫二号自动交会对接。 ⑦2019年1月3日，我国的嫦娥四号探测器成功完成世界首次在月球背面软 着陆。并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图， 揭开了古老月背的神秘面纱。
18×1×3.17，
解得 v 月≈1.7 km/s。
答案：1.7 km/s
主题探究二 人造地球卫星的运行分析
[问题驱动] 如图 7.4-4 甲所示为不同轨道上的人造地球卫星，如图 7.4-4 乙所示为我国 的天宫二号空间实验室；天宫二号的轨道高度大约是 393 km，而地球同步卫星 的轨道高度大约是 3.6×104 km。思考以下问题：
第23讲 人造卫星 宇宙速度(课件)-2024年高考物理一轮复习(新教材新高考)
归纳
考向2 宇宙速度
考向 同步卫星的特点应用
考点3：“三体”运动比较
知识点 近地卫星、同步卫星和 赤道上物体运动的比较
考向 近地卫星、同步卫星和赤 道上物体运动的比较
复习目标
1、掌握不同轨道卫星加速度、线速度等 参量的求解。 2、掌握同步卫星的特点，并能够比较近 地卫星、同步卫星和赤道上物体运动。 3、会求解不同天体的第一宇宙速度。
夯基·必备基础知识 知识点 近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动的比较
夯基·必备基础知识 知识点 近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动的比较
提升·必备题型归纳 考向 近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动的比较
CD
提升·必备题型归纳
真题感悟
真题感悟
（2022年天津卷高考真题）2022年3月，中国空间站“天宫课堂”再次开讲，授 课期间利用了我国的中继卫是系统进行信号传输，天地通信始终高效稳定。已知空 间站在距离地面400公里左右的轨道上运行，其运动视为匀速圆周运动，中继卫星 系统中某卫星是距离地面36000公里左右的地球静止轨道卫星（同步卫星），则该
卫星（ C ）
A．授课期间经过天津正上空 B．加速度大于空间站的加速度 C．运行周期大于空间站的运行周期 D．运行速度大于地球的第一宇宙速度
提升·必备题型归纳
2024
第23讲
高考一轮复习
人造卫星 宇宙速度
目录
CONTENTS
01
复习目标02ຫໍສະໝຸດ 网络构建03知识梳理 题型归纳
04
真题感悟
内容索引
知识考点
考点1：不同轨道卫星参量 宇宙速度
考点2：同步卫星
知识点1 不同轨道卫星参量 夯基·必备基础
知识梳理 知识点2 宇宙速度
高中物理第三章万有引力定律4人造卫星宇宙速度课件1教科版必修2
（3）大于第一宇宙速度，
Main Idea
卫星围绕地球做椭圆运
动（地心就是椭圆的一 个焦点）甚至脱离地球。
更高轨
道的人 造卫星
第一宇宙速度（环绕速度） ：v1=7.9km/s
已知Ｇ=6.67×10-11N.m2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地
球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2.
方法一：
G Mm
m
v2 1
v1
R2
R
GM
v1
7.9km / s R
方法二：
G
Mm
v2 m1
R2
R
由黄金代换公式：
Mm G mg
R2 v gR 7.9km / s
1
Main Idea
第一宇宙速度（环绕速度） ：v1=7.9km/s v 增大
人造卫星被“抛出”
时的速度叫发射速度
地球表面
卫星发射的位置越高（r
顿提出设想。
平抛
洲际 导弹
Main Idea
地球表面 人造卫星
更高轨
道的人 造卫星
第一宇宙速度（环绕速度） ：
说明：
v
（１）如果卫星“抛出”
增大到 第一宇 宙速度
的速度小于第一宇宙速
度，卫星将落到地面而 不能绕地球运转； （２）等于第一宇宙速度，
地球表面 人造卫星
卫星刚好能在地球表面
附近作匀速圆周运动；
§3.4 人造卫星 宇宙速度
1895年，俄国宇航先驱齐奥尔科夫斯基 在一篇名为《天地幻想和全球引力效应》的 论文中率先提出了制造人造卫星的设想。 1957年10月4日，苏联将第一颗人造卫星送入 环绕地球的轨道。此后，数以千计的人造卫 星、空间站，被相继发射进入轨道，用于通 信、导航、收集气象数据和其他许多领域内 的科学研究。
宇宙速度课件—【新教材】人教版高中物理必修第二册
C 她的线速度大小 ( 4 km/s
B.
D．地球的第一宇宙速度将略变小
)
(1)卫星绕地球沿椭圆轨道运行时，地心是椭圆的一个焦点，其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律。
A．等于 7.9 km/s C．“天宫”一号比“神舟”八号角速度大
在地面附近发射飞行器，使之能够脱离太阳的引力作用飞到太阳系以外所需的最小发射速度，称为第三宇宙速度，其大小为16.
2．第二宇宙速度(脱离速度)
92．km第/s二<v宇D<宙11．速. 度所(脱离有速度地) 球同步卫星受到的向心力大小一定相等
练习1：我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”.
7 km/s的速度抛出的物体可能沿C轨道运动
(3)人造地球卫星的三种轨道：
3．近年来，自然灾害在世界各地频频发生，给人类带来巨大损失。
例2：(多选)下列关于同步卫星的说法正确的是（AD ）
A.一定位于赤道正上空 B.为了避免相撞，应该与其他国家的同步卫星在不同的轨道 上运行 C.发射速度小于7.9 km/s D.运行速度小于7.9 km/s
练习2：如图3所示，中国北斗卫星导航系统是中国自行研制 的全球卫星导航系统.其中有静止轨道同步卫星和中轨道地 球卫星.已知中轨道地球卫星的轨道高度为5 000～15 000 km， 则下列说法正确的是（ C ） A.中轨道地球卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线速度 B.上述两种卫星的运行速度可能大于7.9 km/s C.中轨道地球卫星绕地球一圈的时间小于24小时 D.静止轨道同步卫星可以定位于北京的上空
D．“天宫”一号比“神舟”八号加速度大
B．介于 7.9 km/s 9 km/s的速度抛出的物体可能落在A点
A．所有地球同步卫星一定在赤道上空
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．
人造卫星--宇宙速度(教学课件201911)
=
mV2
r
V gr地 9.8103 6.4103 7.9km / s
第一宇宙速度是地球卫星的最小发 射速度。
2.第二宇宙速度（脱离速度）
V 11.2km/ s
（卫星挣脱地球束缚的最小发射速度）。
3.第三宇宙速度（逃逸速度）
V 16.7km/ s
（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）。
⑶.根据
G
Mm r2Fra bibliotekm 2
T
2
r，可得卫星运行
的周期为T = 4p 2r3 ；
GM
r 即 越大，T 越大
由⑴、⑵、⑶式可以看出卫星 的线速度随高度增大而减小，角速 度随高度增大而减小，周期随高度 增大而增大。在周期、角速度、线 速度和轨道半径四个物理量中，一 个量发生变化时，另外三个量一定 同时变化。
人造卫星 宇宙速度
主讲:刘新发
一.人造卫星
1.定义:在万有引力作用下,绕地球做匀 速圆周运动的物体,称为人造卫星.
2.发射原理
3.人造卫星运行的线速度，角速度， 周期与轨道半径的关系
⑴.根据G Mm m V 2 ，可得卫星运行的
r2
r
线速度为 V GM ；
r
即 r 越大，V 越小。
⑵.根据 G
例1:同步卫星是指相对于地面
不动的人造卫星（ 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的值
B.它可以在地面上任一点的正下方， 但离地心的距离是一定的
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的值
D.它只能在赤道的正上方， 切离地心的距离是一定的
例２．人造地球卫星的轨道半径
宇宙航行(课件)高一物理(人教版2019必修第二册)
五、举世瞩目的成绩
天问一号
空间实验室
六、中国航天之父——钱学森
钱学森，世界著名科学家，空气动力学家，中 国载人航天奠基人，“中国科制之父”和“火 箭之王”，由于钱学森回国效力，中国导弹、 原子弹的发射向前推进了至少20年。
曾任美国麻省理工学院和加州理工学院教授。 1950年钱学森回国受阻，并受美国方面监禁， 1955年，在毛泽东主席和周恩来总理的争取 下回到中国。
B．b卫星与地心D连．线著名在的单“月位—地时检间验”是扫在过已知的引力常量的数值后才进行的
面积等于c卫星与地心连线在单位时间扫过的面积
C．b、c卫星轨道半径的三次方与运行周期平方之比相等
D．a卫星的运行周期等于d卫星的运行周期
【参考答案】C
课堂练习
【练习6】（多选）我国北斗三号导航卫星共有三种卫星，地面静止轨道
卫星P、倾斜同步轨道卫星Q、中圆轨道卫星M。卫星P与Q的轨道高度相同， M的轨道半径为Q的轨道半径的 3 ，则下列说法正确的是（ ）
5
A．卫A星．在P国、际Q单运位行制中的，线引力关速常于度量引在力相数常同值量上，等下于列两说个法质正量确是的1是kg（的质点）相距1m时万有引力的大小 B．卫星P、Q运C．行计的算不周B．同期在物不体相同间同的相单互位作制用中的，万引有力引常力量时的，数引值力是常相量同的的值是不同的
D．著名的“月—地检验”是在已知引力常量的数值后才进行的
B．所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
C．所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等
D．随飞船运动所需向心力的大小大于在地球表面上所受引力的大小
课堂练习
【练习2】卫星定位导航系统使人们可以更顺利地到达目的地，我国“北
人教版必修第二册课件宇宙航行4(共38张PPT)
16.7km/s.(×) 5.绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s.(× ) 6.无论从哪个星球上发射卫星,发射速度都要大于7.9 km/s.(× )
探究一 宇宙速度 问题情境 已知地球的质量为m地=5.98×1024 kg,近地卫星绕地球做匀 速圆周运动的轨道半径等于地球半径r=R=6.4×106 m,地球 表面附近的重力加速度g取9.8 m/s2.请用两种方法推导地球 的第一宇宙速度史的新纪元.
在地球的周围,有许多卫星在不同的轨道上绕地球转动,如图所示. 1970年4月24日,我国第一颗人造地球卫星—— (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. 阅读教材第60~61页,完成下列问题.
(名称)发射成功,开创了中国航天史的新纪元.
2.阅读教材第59~60页,完成下列问题. (1)第一宇宙速度:v= 7.9 km/s ,在地面附近发射飞行器,如果 速度大于第一宇宙速度而小于11.2 km/s,它会绕地球做椭圆. 运动 . (2)第二宇宙速度:v= 11.2 km/s ,当飞行器的速度等于或者大 于第二宇宙速度时,它会挣脱地球的束缚,成为绕 太阳 运行 的人造行星. (3)第三宇宙速度:v= 16.7 km/s,使卫星挣脱 太阳 束缚的最 小发射速度,也称为逃逸速度.
甲
乙
1.这些卫星运动的向心力都是由什么力提供的?这些卫星的
轨道平面有什么特点?
答案:卫星运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供,所有
卫星的轨道平面都经过地心.
2.这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢?
3.为什么发射速度越大,运行速度反而更小呢?这是否违 反了能量守恒定律?
过程建构 1.地球人造卫星轨道特点. 人造卫星的轨道可以是椭圆轨道,也可以是圆轨道.圆轨道 的圆心都在地心,椭圆轨道其中一个焦点在地心. 2.三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)一般轨道:卫星轨道和赤道成任一角度.
探究一 宇宙速度 问题情境 已知地球的质量为m地=5.98×1024 kg,近地卫星绕地球做匀 速圆周运动的轨道半径等于地球半径r=R=6.4×106 m,地球 表面附近的重力加速度g取9.8 m/s2.请用两种方法推导地球 的第一宇宙速度史的新纪元.
在地球的周围,有许多卫星在不同的轨道上绕地球转动,如图所示. 1970年4月24日,我国第一颗人造地球卫星—— (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. 阅读教材第60~61页,完成下列问题.
(名称)发射成功,开创了中国航天史的新纪元.
2.阅读教材第59~60页,完成下列问题. (1)第一宇宙速度:v= 7.9 km/s ,在地面附近发射飞行器,如果 速度大于第一宇宙速度而小于11.2 km/s,它会绕地球做椭圆. 运动 . (2)第二宇宙速度:v= 11.2 km/s ,当飞行器的速度等于或者大 于第二宇宙速度时,它会挣脱地球的束缚,成为绕 太阳 运行 的人造行星. (3)第三宇宙速度:v= 16.7 km/s,使卫星挣脱 太阳 束缚的最 小发射速度,也称为逃逸速度.
甲
乙
1.这些卫星运动的向心力都是由什么力提供的?这些卫星的
轨道平面有什么特点?
答案:卫星运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供,所有
卫星的轨道平面都经过地心.
2.这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢?
3.为什么发射速度越大,运行速度反而更小呢?这是否违 反了能量守恒定律?
过程建构 1.地球人造卫星轨道特点. 人造卫星的轨道可以是椭圆轨道,也可以是圆轨道.圆轨道 的圆心都在地心,椭圆轨道其中一个焦点在地心. 2.三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)一般轨道:卫星轨道和赤道成任一角度.
物理：6.5《宇宙航行》课件(人教版必修2)
6.5
宇 宙 航 行
二、人造卫星
Mm v G 2 m r r GM v r
GM 3 r
r3 T 2 GM GM a 2 r
2
地球
6.5
宇 宙 航 行
二、人造卫星
思考1：对于绕地球运动的人造卫星： 小 （1）离地面越高，线速度越 大 （2）离地面越高，周期越 小 （3）离地面越高，角速度越 小 （4）离地面越高，向心加速度越 思考2：我们能否发射一颗周期为80min的卫星 吗？
6.5
宇பைடு நூலகம்宙 航 行
三、地球同步卫星
1. 周期 T = 24h 2. 轨道平面在赤道平面内 3. 离地高度h = 36000km 4. r、v、ω、T、an “全部固定”
6.5
宇 宙 航 行
四、梦想成真
谁为人类迈向太空提供科学思想 19世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基（喷气 推进的多级火箭） 第一颗人造地球卫星何时何地发射成功 1957年10月4日苏联 第一艘载人飞船何时何地发射成功 1961年4月12日 苏联 加加林 东方一号载人飞船 人类何时登上月球 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
对个人来说，这不过是小小的 一步，但对人类而言，却是巨大飞跃
6.5
宇 宙 航 行
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度 v1=7.9km/s
6.5
宇 宙 航 行
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度 v1=7.9km/s ２、第二宇宙速度 v2=11.2 km/s 3、第三宇宙速度 v3=16.7 km/s
思考：向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个难度大？哪个 需要的发射速度大？
高中物理第3章4人造卫星宇宙速度课件教科版必修2
有国家的同步卫星都在同一轨道上且相对静止)
探究一
探究二
探究三
探究四
卫星变轨问题
发射同步卫星及更远的卫星一般采用变轨发射,如图所示.首先, 利用第一级火箭将卫星送到 180 km~200 km 的高空,然后依靠 惯性使卫星进入停泊轨道 1.当到达赤道上空时,第二、三级火箭 点火,卫星进入位于赤道平面内的椭圆转移轨道 2,且轨道的远 地点(P)与同步轨道相切.当到达远地点时,卫星启动发动机,然 后改变方向进入同步轨道 3
(越高越慢)
探究一
探究二
探究三
探究四
同步卫星
概 念
同步卫星位于地球赤道上方,相对于地面静止不动,犹如悬在空 中一样.它跟地球自转的角速度相同,广泛应用于通信,又叫同步 通信卫星
地球同步卫星有“五定”:
①定周期(运转周期与地球自转周期相同,T=24 h)
②定轨道平面(所有地球同步卫星的轨道平面均在赤道平面内)
探究一
探究二
探究三
探究四
如图所示,椭圆轨道Ⅱ与圆周轨道Ⅰ、Ⅲ相切于 A、B 点,卫星通
过 A、B 点相继在三个轨道上运行,叫做椭圆双切轨道.
(1)速度有 v1>v2>v3>v4
分析:在椭圆Ⅱ上的切点 A 处有 v1>v2, 圆周Ⅰ和圆周Ⅲ比较有 v2>v3, 在椭圆Ⅱ上的切点 B 处有 v3>v4.
4.人造卫星 宇宙速度
1.知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度. 2.掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系. 3.了解人造卫星的相关知识及我国卫星发射的技术现状,激发学生 的爱国热情.
项目
人造卫 星(速 度)
第一宇 宙速度 第二宇 宙速度 第三宇 宙速度
人教版物理必修二课件nqx宇宙速度
空白演示
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6.5《宇宙航行》
巢湖一中 倪群星
嫦娥奔月、夸父追日、女娲补天…… 远在文字出现之前，中国人就用口耳 相传的传说，诉说着对于太空的向往 。
美国学者基姆１９４５年在其著作《火箭与喷气发动 机》中这样描述人类历史上的第一次火箭飞行尝试 ：中国明朝的万户先做了两个大风筝，并排装在一 把椅子的两边，然后在椅子下面捆绑了４７支大火 箭——中国人发明的一种以火药作燃料的兵器。准 备完毕后，万户坐在椅子当中，命仆人点燃火箭 …… 万户的生命，最终殒落在了点燃火箭后的巨响中 。多年后，月球上的一座环形山被命名为“万户山” 。
遗憾的是，诞生了“人类航天始祖”的中华民族， 未能为近代天文学的发展作出实质性的贡献，也未 能成为现代航天事业的先驱。然而，梦想却深深地 植根在了中国人的灵魂深处。
人类怎样才能脱离地球成为遨游太空的“嫦娥”？
思考与讨论： 地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是
地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程 度时，地面对车的支持力为零？
我国2012年年底北斗卫星导航系统将达到16颗，覆盖亚 太地区，2020年达35颗覆盖全球。
有志航天事业的同学们要加倍努力，为国争光！
六、课堂练习
1、两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它 们的质量相等，轨道半径之比r1:r2=1:2,则它们的 (1)线速度之比 v1:v2= (2)角速度之比 ω1:ω2 = (3)周期之比 T1:T2 = (4)向心加速度之比 a1:a2=
-
km
问题与探究：
1.收集资料，认识 地球同步卫星的发 射、变轨和应用。
2.查阅资料，了解 黑洞理论。
3. P48
1
、2、3、
在此输入您的封面副标题
6.5《宇宙航行》
巢湖一中 倪群星
嫦娥奔月、夸父追日、女娲补天…… 远在文字出现之前，中国人就用口耳 相传的传说，诉说着对于太空的向往 。
美国学者基姆１９４５年在其著作《火箭与喷气发动 机》中这样描述人类历史上的第一次火箭飞行尝试 ：中国明朝的万户先做了两个大风筝，并排装在一 把椅子的两边，然后在椅子下面捆绑了４７支大火 箭——中国人发明的一种以火药作燃料的兵器。准 备完毕后，万户坐在椅子当中，命仆人点燃火箭 …… 万户的生命，最终殒落在了点燃火箭后的巨响中 。多年后，月球上的一座环形山被命名为“万户山” 。
遗憾的是，诞生了“人类航天始祖”的中华民族， 未能为近代天文学的发展作出实质性的贡献，也未 能成为现代航天事业的先驱。然而，梦想却深深地 植根在了中国人的灵魂深处。
人类怎样才能脱离地球成为遨游太空的“嫦娥”？
思考与讨论： 地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是
地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程 度时，地面对车的支持力为零？
我国2012年年底北斗卫星导航系统将达到16颗，覆盖亚 太地区，2020年达35颗覆盖全球。
有志航天事业的同学们要加倍努力，为国争光！
六、课堂练习
1、两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它 们的质量相等，轨道半径之比r1:r2=1:2,则它们的 (1)线速度之比 v1:v2= (2)角速度之比 ω1:ω2 = (3)周期之比 T1:T2 = (4)向心加速度之比 a1:a2=
-
km
问题与探究：
1.收集资料，认识 地球同步卫星的发 射、变轨和应用。
2.查阅资料，了解 黑洞理论。
3. P48
1
、2、3、
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
回地面，这个速度有多大？
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
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
2017-2018学年教科版高中物理必修2课件：第三章 第4节 人造卫星 宇宙速度
思考判断
1.绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s.( ) 2.在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s.( ) 3.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.( ) 4.要发射一颗人造月球卫星,在地面的发射速度应大于16.7 km/s.( ) 5.可以使卫星在北纬40°上空绕地轴做匀速圆周运动.( ) 6.月球做圆周运动的向心力是由地球对它的引力提供的.( )
R
R
(2)越大.
【要点归纳】 1.第一宇宙速度
第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度,是地球卫星做圆周运动的最 大运行速度.其大小 v= GM .
R
特别提示 (1)v= GM = gR 也适用于计算其他星球的第一宇宙速度.(2) R
不同星球的第一宇宙速度不同.
2.第二宇宙速度 人造地球卫星的发射速度越大,卫星最终运行时离地球就越远.当卫星的发 射速度达到或超过11.2 km/s时,卫星将脱离地球的束缚,成为太阳系中的 “人造行星”,11.2 km/s称为人造卫星的第二宇宙速度,也称为脱离速度. 3.第三宇宙速度 当卫星的发射速度达到或超过16.7 km/s时,卫星将挣脱太阳的束缚,飞到 太阳系以外的空间,因此,第三宇宙速度也称逃逸速度.
T
减 增
a 减
小 大 小
aG r2
利用上述结论,可定性分析也可定量计算.
特别提(示1)在处理卫星的v,ω,T与半径r的关系问题时,常用“gR2=GM”来 替换出地球的质量M,会使问题解决起来更方便. (2)由于卫星在轨道上运动时,它受到的万有引力全部提供向心力,产生向心 加速度,因此卫星及卫星上任何物体都处于完全失重状态. (3)对于同一星球的不同卫星,轨道半径r的变化引起a,v,T,ω的变化;对于不 同星球的不同卫星,星球质量和轨道半径两个因素影响了卫星的a,v,T,ω.
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
宇宙速度与航天课件(共20张PPT)
山上O点以不同的速度v水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远。
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，
则下列说法正确的是(
)
A、以v<7.9 km/s的速度抛出的物体可能落在A点
B、以v<7.9 km/s的速度抛出的物体将沿B轨道运动
C、以7.9 km/s<v<11.2 km/s的速度抛出的物体可能沿C轨道运动
绕地做圆周运动时，由
=
得，轨道半径越大，速
度越小
最小的发射速度
绕地做圆周运动时的
最大环绕速度
1
2、第二宇宙速度：v=11.2km/s时，卫星就会脱离地球的束缚，进入
太阳系绕太阳转（逃逸速度）是卫星挣脱地球引力的最小发射速度
v=11.2km/s
第二宇宙速度
第一宇宙速度
v=7.9km/s
7.9km/s<v<11.2km/s
星的引力就是同步卫星运动所需向心力,则有
Mm
2
2
G
m R h m R h
2
R h
T
2
解得
2
7
GMT
h 3.59 10 m 35900km
h3
R
2
4
3
当卫星由于某种原因，速度突然改变时(开启或关闭发动机或空气阻
力作用)，万有引力就不再等于向心力大小，卫星将做变轨运动
D、以11.2 km/s<v<16.7 km/s的速度抛出的物体可能沿C轨道运动
【答案】AC
2
7.9/ ≤ 发 ≤ 11.2/
(1)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步轨道)，可以通过两极上
高考物理一轮复习 第5章 第2单元 宇宙速度 经典时空观与相对论时空观课件
第 2 单元 宇宙速度 经典时空观与相对论时空观
宇宙速度 [想一想] 卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度是多少？物体要挣脱 地球引力束缚的最小发射速度是多少？物体挣脱太阳引力束缚的 最小发射速度又是多少？ 提示：三种宇宙速度。
[记一记] 三种宇宙速度比较
宇宙速度 数值(km/s)
意义
第一宇宙 速度
[解析] 相对论的建立并没有否定经典力学，而是认为经典 力学是相对论在一定条件下的特殊情形，所以 ABC 均不正确，D 正确。
[答案] D
[随堂巩固落实] 1．[多选]以下说法正确的是
()
A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用
B．经典力学理论的成立具有一定的局限性
C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变
[审题指导] (1)明确第一宇宙速度的定义。 (2)运用 F 万＝F 向求解。
[解析] 设质量为 m 的某行星绕白矮星做近地飞行。行星
做圆周运动的向心力等于它与白矮星间的万有引力。
即 GMr2m＝mvr2，而 M＝ρV
由上式得 v＝
4πG3ρR2，代入数据求得白矮星的第一宇
宙速度 v＝4×104 km/s。
D．相对论与量子力学否定了经典力学理论 解析：经典力学理论只适用于宏观、低速运动的物体，A 错 B 对。在经典力学中，物体的速度 v≪c，所以物体的质量不随运 动状态而改变，但相对论和量子力学并不否认经典力学，认为 它是在一定条件下的特殊情形，C 正确，D 错误。 答案：BC
2．[多选](2015·广东六校联考)地球同步卫星，离地心距离为 r，
加速度是地球的 2 倍，则行星的第一宇宙速度为
()
A．15.8 km/s
B．7.9 km/s
宇宙速度 [想一想] 卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度是多少？物体要挣脱 地球引力束缚的最小发射速度是多少？物体挣脱太阳引力束缚的 最小发射速度又是多少？ 提示：三种宇宙速度。
[记一记] 三种宇宙速度比较
宇宙速度 数值(km/s)
意义
第一宇宙 速度
[解析] 相对论的建立并没有否定经典力学，而是认为经典 力学是相对论在一定条件下的特殊情形，所以 ABC 均不正确，D 正确。
[答案] D
[随堂巩固落实] 1．[多选]以下说法正确的是
()
A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用
B．经典力学理论的成立具有一定的局限性
C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变
[审题指导] (1)明确第一宇宙速度的定义。 (2)运用 F 万＝F 向求解。
[解析] 设质量为 m 的某行星绕白矮星做近地飞行。行星
做圆周运动的向心力等于它与白矮星间的万有引力。
即 GMr2m＝mvr2，而 M＝ρV
由上式得 v＝
4πG3ρR2，代入数据求得白矮星的第一宇
宙速度 v＝4×104 km/s。
D．相对论与量子力学否定了经典力学理论 解析：经典力学理论只适用于宏观、低速运动的物体，A 错 B 对。在经典力学中，物体的速度 v≪c，所以物体的质量不随运 动状态而改变，但相对论和量子力学并不否认经典力学，认为 它是在一定条件下的特殊情形，C 正确，D 错误。 答案：BC
2．[多选](2015·广东六校联考)地球同步卫星，离地心距离为 r，
加速度是地球的 2 倍，则行星的第一宇宙速度为
()
A．15.8 km/s
B．7.9 km/s
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2 T
2
T 2
r3 GM
常见的人造卫星
气
资
象
源
卫
卫
星
星
技
通
术
信
实
卫
验
星
卫
星
四、地球同步卫星
地球同步卫星是保持在地球
赤道的地面上空、运行周期
与地球的自转周期相同的人
造地球卫星。
GMr2mmr
42 T2
得：r
3
GMT2 42
Rh
得：h
Байду номын сангаас
3
GMT2 42
R
3.58107m
同步卫星轨道
Rr h
同步卫星离地面 的高度是定值
3. 火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨 道近似为圆。已知火卫一的周期为7小时39分。火卫二的 周期为30小时18分，则两颗卫星相比( AC ) A．火卫一距火星表面较近 B．火卫二的角速度较大 C．火卫一的运动速度较大 D．火卫二的向心加速度较大
4．某同学通过直播得知“神舟”六号在圆轨道上运转一圈 的时间小于24小时，由此他将其与同步卫星进行比较而得 出以下结论，其中正确的是（ AD ）
则（ B ） A．卫星运动的速度为 2 g R B．卫星运动的周期为 4 R
g
C．卫星运动的加速度为 1 g
2
D．卫星的动能为 1 m g R
2
6．“探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中，发现 A、B两颗天体各有一颗靠近表面飞行的卫星，并测得两颗 卫星的周期相等，以下判断正确的是（ AD ） A．天体A、B表面的重力加速度与它们的半径成正比 B．两颗卫星的线速度一定相等 C．天体A、B的质量一定相等 D．天体A、B的密度一定相等
这就是第一宇宙速度。
第一宇宙速度既是最小的发射速度，也是最大的 环绕速度。
第一宇宙速度的另一种表达式 v gR ，请你用 已学的知识进行推导。
地球表面的物体受到的重力等于地球对物体的引力。
即：mg
G
mg R
m
2
m
v2 R
解得：v gR
7v.19=k7m./9sk<mv/<s11.2km/s
如果人造地球卫星进入地面
1. 宇宙速度
第一宇宙速度v1=7.9km/s 第二宇宙速度v2=11.2km/s 第三宇宙速度v3=16.7km/s
2.卫星的运行
a
G
M r2
v GM r
M G r3
T 2 r3 GM
3.地球同步卫星
保持在地球赤道的地面上空、运行周期与地球的自转周
期相同的人造地球卫星。
•
9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。2021/2/282021/2/28Sunday, February 28, 2021
•
10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/2/282021/2/282021/2/282/28/2021 3:50:53 PM
•
11、越是没有本领的就越加自命不凡 。2021/2/282021/2/282021/2/28Feb-2128-Feb-21
•
12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人 的错儿 。2021/2/282021/2/282021/2/28Sunday, February 28, 2021
7．我国发射的“亚洲一号”地球同步通信卫星的质量 为1.24 t，在某一确定的轨道上运行.下列说法中正确的 是（ B ） A．它定点在北京正上方太空，所以我国可以利用它进行电 视转播 B．它的轨道平面一定与赤道平面重合 C．若要发射一颗质量为2.48 t的地球同步通信卫星，则该 卫星的轨道半径将比“亚洲一号”卫星轨道半径大 D．要发射一颗质量为2.48 t的地球同步卫星，则该卫星的 轨道半径将比“亚洲一号”卫星轨道半径小
A.“神舟”六号运行的向心加速度大于同步卫星的向心
加速度
B.“神舟”六号在圆轨道上的运行速率小于同步卫星的速 率
C.“神舟”六号在圆轨道上的运行角速度小于同步卫星的 角速度
D.“神舟”六号运行时离地面的高度小于同步卫星的高度
5．在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星，它到地面
的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度为g，
1．关于第一宇宙速度，下面说法：①它是人造卫星绕地 球飞行的最小速度；②它是发射人造卫星进入近地圆轨 道的最小速度；③它是人造卫星绕地球飞行的最大速度； ④它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最大速度。以上 说法中正确的有（ ）B
A．①②
B．②③
C．①④
D．③④
2．对于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，下列说法 正确的是（ D ） A．人造地球卫星的实际绕行速率一定大于7.9km/s B．从卫星上释放的物体将作平抛运动 C．在卫星上可以用天平称物体的质量 D．我国第一颗人造地球卫星（周期是6.84×103s）离地面 高度比地球同步卫星离地面高度小
•
16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/2/282021/2/28Februar y 28, 2021
•
17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。2021/2/282021/2/282021/2/282021/2/28
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……
•
13、知人者智，自知者明。胜人者有 力，自 胜者强 。2021/2/282021/2/282021/2/282021/2/282/28/2021
•
14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年2月28日星期 日2021/2/282021/2/282021/2/28
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15、最具挑战性的挑战莫过于提升自 我。。2021年2月2021/2/282021/2/282021/2/282/28/2021
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
Main Idea
轨迹是椭圆。
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 地球的引力，不再绕地球运行。我们把这个速度叫第二宇 宙速度。达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。
3.第三宇宙速度： 如果物体的速度大于或等于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。我 们把这个速度叫第三宇宙速度。
v 增大
平抛
洲际 导弹
人造
Main Idea
卫星
人造地球卫星的最小速度有多大呢？
二、宇宙速度
1.第一宇宙速度
使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度
叫做第一宇宙速度。 设地球和卫星的质量分别为mg和m，卫星到地心的距
离为r，卫星运动的速度为v。
由于卫星运动所需的向心力是由万有引力提供的， 所以，
Gmgm r2
1895年，俄国宇航先驱齐奥尔科夫斯基在一篇名为 《天地幻想和全球引力效应》的论文中率先提出了制造人 造卫星的设想。1957年10月4日，苏联将第一颗人造卫星 送入环绕地球的轨道。此后，数以千计的人造卫星、空间 站，被相继发射进入轨道，用于通信、导航、收集气象数 据和其他许多领域内的科学研究。
牛顿人造地球卫星的设想图
4. 人造卫星 宇宙速度
1.了解人造卫星的有关知识。 2.会推导第一宇宙速度，知道第二、第三宇宙速度。 3.能用所学知识求解卫星基本问题。
一、人造卫星
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
mv2 r
v
Gmg r
从上式可以看出: v 1 ，卫星离地心越远，它运
行的速度越慢。
r
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：
v 1G R m g6 .6 7 1 6 0 . 3 1 7 1 1 5 0 .8 6 9 1 0 2 4 m /s 7 .9 k m /s
太阳
Main Idea
三、卫星的运行(圆周轨道)
绕地球作匀速圆周运动的卫星， 其所需向心力由万有引力提供
v1=7.9km/s
基本方程 万有引力 = 向心力
辅助方程 重力近似 =万有引力
G Mm r2
ma
v2 m
r
M a G r2 v GM
r
m2r
M G r3
B Main Idea A C
m
r