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
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｛ • 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
环绕速度v为（ ABD ）。（多选）
A ωh
B Rg 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）
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
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
点火将其送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于P点，2、
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
10 7
m/
s
3.1km/ s
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，
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
Baidu Nhomakorabea
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）
1、不要做刺猬，能不与人结仇就不与人结仇，谁也不跟谁一辈子，有些事情没必要记在心上。 2、相遇总是猝不及防，而离别多是蓄谋已久，总有一些人会慢慢淡出你的生活，你要学会接受而不是怀念。 3、其实每个人都很清楚自己想要什么，但并不是谁都有勇气表达出来。渐渐才知道，心口如一，是一种何等的强大! 4、有些路看起来很近，可是走下去却很远的，缺少耐心的人永远走不到头。人生，一半是现实，一半是梦想。 5、你心里最崇拜谁，不必变成那个人，而是用那个人的精神和方法，去变成你自己。 6、过去的事情就让它过去，一定要放下。学会狠心，学会独立，学会微笑，学会丢弃不值得的感情。 7、成功不是让周围的人都羡慕你，称赞你，而是让周围的人都需要你，离不开你。
• 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
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
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
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？
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
解得高度ｈ＝
（Ｒ＋ｈ） -
立体
赤道平面
km
角速度： 2 2 3.14 rad / s 7.3105 rad / s
T 24 3600
线速度：
v
2r
T
2 3.14 4.237 24 3600
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
去列动力学方程，即: 重力=万有引力=向心力
式中m：gr=GRMr2mh
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
在A点万有引力相同 A点速度—内小外大（在A点看轨迹）
• 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
环绕速度v为（ ABD ）。（多选）
A ωh
B Rg 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）
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
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
点火将其送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于P点，2、
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
10 7
m/
s
3.1km/ s
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，
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
Baidu Nhomakorabea
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）
1、不要做刺猬，能不与人结仇就不与人结仇，谁也不跟谁一辈子，有些事情没必要记在心上。 2、相遇总是猝不及防，而离别多是蓄谋已久，总有一些人会慢慢淡出你的生活，你要学会接受而不是怀念。 3、其实每个人都很清楚自己想要什么，但并不是谁都有勇气表达出来。渐渐才知道，心口如一，是一种何等的强大! 4、有些路看起来很近，可是走下去却很远的，缺少耐心的人永远走不到头。人生，一半是现实，一半是梦想。 5、你心里最崇拜谁，不必变成那个人，而是用那个人的精神和方法，去变成你自己。 6、过去的事情就让它过去，一定要放下。学会狠心，学会独立，学会微笑，学会丢弃不值得的感情。 7、成功不是让周围的人都羡慕你，称赞你，而是让周围的人都需要你，离不开你。
• 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
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
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
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？
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
解得高度ｈ＝
（Ｒ＋ｈ） -
立体
赤道平面
km
角速度： 2 2 3.14 rad / s 7.3105 rad / s
T 24 3600
线速度：
v
2r
T
2 3.14 4.237 24 3600
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
去列动力学方程，即: 重力=万有引力=向心力
式中m：gr=GRMr2mh
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
在A点万有引力相同 A点速度—内小外大（在A点看轨迹）