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人教高一物理必修二课件-6.5--宇宙航行 (共23张PPT)

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人教版高中物理必修二6.5 宇宙航行 课件 (共27张PPT)

人教版高中物理必修二6.5 宇宙航行 课件 (共27张PPT)

（3）速率、角速度、加速度一定
（4）高度一定: 在赤道上空 （5）轨道平面一定：与地球赤道平面共面
三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。
例3.关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ ACD ） A.它的运行速度小于7.9km/s B.它的运行速度大于7.9km/s C.它的周期是24h，且轨道平面与赤道平面重合 D.每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的
C.c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上
的c D.a卫星由于某原因，轨道半径 缓慢减小，其线速度将增大
3.根据观察，在土星外层有一个环，为了判断该环是土星
的连续物还是小卫星群，可测出环中各层的线速度V与该 层到土星中心的距离R之间的关系。下列判断正确的是 （ AD ） A.若V与R成正比，则环为连续物
R1∶R2=3∶1，下列有关数据之比正确的是( D ) A.周期之比T1∶T2=3∶1 B.线速度之比v1∶v2=3∶1 C.向心力之比F1∶F2=1∶9
D.向心加速度之比a1∶a2=1∶9
2.如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动 的3颗卫星，下列说法正确的是（ D ） A.b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度 B.b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度
例1.关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是 （ BC ）
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
三、人造卫星的超重和失重
1.发射和回收阶段 发射 回收 2.沿圆轨道正常运行 只受重力 a = g 完全失重 加速上升 减速下降 超重 超重

高中物理必修二6.5《宇宙航行》ppt

高中物理必修二6.5《宇宙航行》ppt
第六章 万有引力与航天
§6.5 宇宙航行
§6.5 宇宙航行
嫦 娥 奔 月
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
敦煌飞天的美丽壁画
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
外国人的 “飞天”梦
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
飞天之梦的历史
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
将卫星绕地球运动近似看成匀速圆周运动，则 卫星环绕线速度、角速度、周期、 向心加速度 与轨道半径的关系?
依据：F引=F向
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
三、人造卫星的运动规律
(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
问 题 情 境
一、牛顿关于卫星的设想
地面上抛出的物 体,由于受到地球引 力的作用,最终都要 落回到地面。
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
一、牛顿关于卫星的设想
问 1、物体做平抛运动时,水平速度越大，飞
题 行的水平距离越远。
V0
情
O
境
问题:
A
B
C
D
2.若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会 怎样?试大胆猜想。
所以， 第一宇宙速度是 发射地球卫星的 最小发射速度。
2019年11月13日星期三
§6.5 宇宙航行
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度）
GM
v1
7.9km / s R

人教版高中物理必修二 第六章第5节 宇宙航行 课件(共36张PPT)

人教版高中物理必修二 第六章第5节 宇宙航行 课件(共36张PPT)
运行速度：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，运行速度等于发射速度．
关系：
1、发射速度总是≥运行速度。
2、发射速度越大，运行速度越小。
3、 第一宇宙速度是发射卫星的 最小发射速度，是卫星绕地球运 行时的最大运行速度。
三、第二宇宙速度（脱离速度）
1、定义： 在地面上发射物体，使之能
由公式可知：天体质量越大，半 径越小，第一宇宙速度越大。
看条件回答问题：在地球 表面处发射一个物体，则：
1、当V发＜7.9km/s时，物体将？ 2、当V发=7.9km/s时，物体将？ 3、当7.9km/s＜V发＜11.2km/s时，物体将？
4、当11.2km/s≤V发＜16.7km/s时，物体将？
够摆脱地球引力的束缚，成为绕 太阳运动的人造行星所必须具备 的最小发射速度。
2、大小： V2 11.2km/ s
四、第三宇宙速度（逃逸速度）
1、定义：
在地面上发射物体，使之能 够摆脱太阳引力的束缚，飞到太 阳系以外的宇宙空间中去所必须 具备的最小发射速度。
V 2、大小： 3
16.7km/
s
答案: 8.9m/s2； 7.3m/s
强化训练 训练2：中国紫金山天文台将1965年9月
20日发现的第2752号小行星命名为“吴 健雄星”,其直径2R2=32 km。如果该小 行星的密度与地球的密度相同,则对该小 行星而言,第一宇宙速度为多少? (已知地球半径为R1=6 400 km,地球的 第一宇宙速度v=8 km/s)
火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈， 历时108分，然后重返大气层，安全降落在地 面，铸就了人类进入太空的丰碑。
■1969年7月20日，阿波罗11号将人类第一次

高一物理必修2(人教版)第六章第五节宇宙航行公开课教学课件共24张PPT

高一物理必修2(人教版)第六章第五节宇宙航行公开课教学课件共24张PPT

V发 射
卫星的r越大， 需要的v发射越大， 而v运行越小
V运 行
思考：卫星的
2
v T an 与 r 的关系
2
Mm v 4π 2 G 2 m m ω r m 2 r man r r T GM GM v ω 3 r r r T 2π GM
3
GM an 2 r
思考：对于绕地球运动的人造卫星： （1）离地面越高，向心力越 （2）离地面越高，向心加速度越 （3）离地面越高，线速度越 （4）离地面越高，角速度越 （5）离地面越高，周期越
如果要发射一颗火星探测器呢？
C
4、a、b、c是地球的三颗人造卫星，a和b质量相同，
且小于c的质量，b和c的轨道半径相同，且大于a
的轨道半径，可以得出结论是 (
A.a所需向心力最小
B
)
B.b与c周期相等，且大于a的周期
C.b与a的线速度大小相等，且大
于c的线速度
D.b与c的角速度相等，且大于a的角速度
宇宙速度。
1、关于第一宇宙速度，下面说法中错误的是(
A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
AD
)
B.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度
C.它是使卫星进入圆形轨道的最小发射速度 D.由人造卫星环绕地球运转的速度 把卫星发射到越远地地方越容易。
v GM r
可知，
2、我国发射的“神州六号”飞船，与“神州五号” 飞船相比，它在更高的轨道上绕地球做匀速圆周运 动，下列说法中正确的是（
对于宇宙，我们还有好多好多 的不了解。宇宙留给我们的许多谜 题，还有待于我们继续去探索，去 发现。相信人类一定会更加了解宇 宙，找到另一个能够赖以生存的星 球。宇宙留给我们的太多太多……

人教版高一物理必修二：6.5《宇宙航行》优质课件

人教版高一物理必修二：6.5《宇宙航行》优质课件

铅球是这样成为人造卫星的
地球
探 究 一 宇 宙 速 度
1、铅球绕地球做什么运动？ 2、是什么力提供它做圆周运动的向心力？ 3、如果F万>F向，铅球会如何什么运动？
4、如果F万<F向，铅球会如何什么运动？
5、在什么情况下铅球才会稳定的围绕地球 做圆周运动？ 小结：F万=F向，铅球才不会掉回地面从而 做稳定的圆周运动
2
解析:由 G Mm m v ，得v= GM ，即v∝ 1， 则r减小时，v增大. r r r2 r
③ 高度h=36000km ④ R、v、ω、T、an “全部固定”
探 究 表征人造卫星运行状态的物理量有三个: 二 (1) 环绕速度v, (2)转动半径r(或R+h,h为离地的高度) 人 造 (3)转动周期T 卫 星 你知道不同轨道上的卫星稳定运行时，线速 度、周期的大小关系吗？
探 究 二 人 造 卫 星
探 1、第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s． 究 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 （2）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近 作匀速圆周运动； （3）大于7.9km/s小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道 绕地球运行，地心即椭圆轨道的一个焦点．
探 究 一 宇 宙 速 度
3、第三宇宙速度（逃逸速度） v3=16.7 km/s 这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．
如果人造天体具有这样的速度，就可以摆脱地球 和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了．
探 究 一 宇 宙 速 度
人造卫星发射原理
探 究 二 人 造 卫 星
（1）a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？ c b 提示：卫星作圆周运动的向 心力必须指向地心 a

人教版高中物理必修二ppt课件：6.5宇宙航行课件

人教版高中物理必修二ppt课件：6.5宇宙航行课件

东
南
人造地球卫星的运行轨道
卫星绕地球做匀速圆周运动时，是地球的引力提供 向心力，卫星受到地球的引力方向指向地心，而做圆 周运动的向心力方向始终指向圆心，所以卫星圆周运 动的圆心和地球的地心重合。这样就存在三类人造地 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 一定角度。
学科网
v1
GM R

6.6710 11 5.9810 24 6.3710 6
m/s
7.9km / s
这就是人造地球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，叫做第一宇宙速度。
第一宇宙速度的另一表达式
根据地球表面（忽略自转）物体的重力近似
于对物体的万有引力可得:
v gR 9.8 6.4 10 6 m / s 7.9km / s
v 1 1.第一宇宙速度(环绕速度) ：
二、宇宙速度
GM R
gR
（对任何天体都适用）
对地球(1)v1=7.9km/s 是人造卫星的最小发射速 度和最大环绕速度。若7.9km/s<v<11.2km/s 卫星绕地球做椭圆运动。 2、第二宇宙速度(逃逸速度): v 2=11.2km/s 是 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):v3 =16.7km/s是 卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度
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
2008年9月25日 神舟七号 翟志刚刘伯明 景海鹏
4．1990年3月，紫金山天文台将该台发现 的2752号小行星命名为“吴健雄星”。将 其看作球形，直径为32km，它的密度和地 球密度相近。若在此小行星上发射一颗卫 星环绕 其表面附近运转。求此卫星的环绕 速度。（地球半径取6400km）

人教版高中物理必修二 课件6.5 ：宇宙航行 (共23张PPT)

人教版高中物理必修二 课件6.5 ：宇宙航行 (共23张PPT)

2 解：由万有引力提供向心力 故: Mm
G
r
2
m
由此解出:
GM r
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 6.67 1011 6.0 1024 3 m / s 3.1 10 m/ s 7 r 4.2 10
同步卫星发射过程
卫星的变轨问题
伴随着“神舟”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．
人教版必修2
第六章 万有引力与航天
第五节 宇宙航行
探究宇宙的奥秘，奔向遥远的太空。自古以来就是人类的 梦想，怎样才能实现这一梦想呢？ 敦 煌 飞 天 的 壁 画
嫦 娥 奔 月
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,如 不计空气的阻力,当速度足够大 时, 物体就永远不会落到地面上 来,而围绕地球旋转,成为一颗人 造地球卫星，简称 人造卫星 。
思考：若发射速度大于7.9km/s， 则人造卫星将如何运动？
发射速度大于7.9km/s，而小于 11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹不是 圆，而是椭圆。 等于或大于11.2km/s时， 卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球 运行。
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。
1969年7月16日，阿波罗11号将人类送上了 月球。当时，上亿人通过电视注视着走出登月 舱的阿姆斯特朗，他在月球上迈出了一小步， 确是人类迈出的一大步。
1981年4月12日，世界上第一架航 天飞机哥伦比亚号发射成功。同年 11月12日和1982年3月22日、6月 27日又相继进行了3次试飞，均获 得成功。 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）

新人教高一物理必修二同步教学课件6.5宇宙航行 (共24张PPT)

新人教高一物理必修二同步教学课件6.5宇宙航行 (共24张PPT)

11.2km/s>v>7.9km/s
3、第三宇宙速度：（逃逸速度）
v3 16.7km/s→人造恒星
总结三种宇宙速度
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，是卫星绕地球运行的最大速
m度g）。GM Rm 2 mvR2 v
GM或v R
gR
第二宇宙速度（逃逸速度）：v =11.2千米/秒
太阳引力束缚最小发射速度
V1=7.9Km/s 第一宇宙速度
V2 =11.2Km/s 第二宇宙速度
V3 =16.7Km/s 第三宇宙速度
讨论4： 这三个 “宇宙速度”的 物理意义是什么？
讨论5:什么是地球同步卫星？
•所谓地球同步卫星是指相对于地面静 止的人造卫星，它的周期T＝２４ｈ
讨论6:地球同步卫星能否位于北京正上方
某一确定高度h ？
所有的同步卫星只能分布在赤道上方 的 一个确定轨道上
可见，空间位置也是一种资源。
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。
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……
低轨道
高轨道
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？
G Mm m v2
r2
r
v GM r
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？

人教版高一物理必修二宇宙航行PPT课件

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。

人教版高一物理必修2第六章6.5宇宙航行(共30张PPT)[优秀课件资料]

人教版高一物理必修2第六章6.5宇宙航行(共30张PPT)[优秀课件资料]
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＝
v2r23.-14.23177m 0/s3.1k/m s km
T 243600 线速度： 22 3 .1r 4a /s d 7 .3 1 5 0 ra /sd
发射速度： 指被发射 物体离开地面时的速 度。（物体被发射后， 不再受到推力，完全 凭借惯性向前运动。）
一、牛顿的设想
1、牛顿对人造卫星原理的描绘:
牛顿就曾设想, 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, 如不计空气的阻力,当速度足够 大时, 物体就永远不会落到地面 上来,而围绕地球旋转,成为一颗 人造地球卫星了。
展望未来
光子火箭
超光速飞船“千年隼”号 《星球大战》
三、梦想成真
同步卫星
同步卫星有以下几个特点：
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。(ω=ω0) 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？ ）
1969年7月20日，阿波罗 11号将人类送上了月球。
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．

人教版高中物理必修二 6.5 宇宙航行(共19张PPT)

人教版高中物理必修二 6.5 宇宙航行(共19张PPT)

P
Ⅱ Ⅰ
Q
vP>vQ
卫星变轨中速度的关系
思考2：卫星在轨道Ⅱ上经过Q点时的速 度为大小 vQ3 与它在轨道Ⅲ上经过Q点时的 速度大小为vQ4，试比较二者大小关系？
Ⅲ
vQ4>vQ3
P
Ⅰ Ⅱ
Q
Ⅲ
卫星变轨中加速度的关系
思考3：比较卫星在轨道Ⅰ上经过P点时 的加速度ap1 与它在轨道Ⅱ上经过P点时 的加速度ap2 的大小？ P
a p1 a p 2
Ⅰ
Ⅱ
如图，地球赤道上山丘e，近地资源卫 星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕 地球做匀速圆周运动。设e、p、q的圆周 运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度 分别为a1、a2、a3，则 A．v1>v2>v3 B．v1<v3<v2 C．a1>a2>a3 D ． a 1< a 3 < a 2
r最小，是最小发射速度 归纳：第一宇宙速度是最小发射速度，也是最 大运行速度。
三、卫星如何实现变轨？
播放视频
三次点火，两次变轨
思考：卫星如何从圆轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ
卫星在P处 向后喷火加速 万有引力不够 提供向心力
ⅠⅠ
P
Ⅲ
Ⅰ F
Ⅱ
Ⅲ
离心运动
椭圆
Q
v
思考：卫星如何从椭圆轨道Ⅱ进入圆轨道Ⅲ
卫星在Q处 向后喷火加速
万有引力与航天
—宇宙航行
一、知识回顾—宇宙速度
Mm v G 2 m r r
近地卫星
2
GM v r
r R地
v 7.9km / s
三种宇宙速度（发射速度）
第三宇宙速度:物体挣脱太阳引力,飞出太

高级中学高中物理人教版必修二课件：第六章+第5节+宇宙航行(共23张PPT)

高级中学高中物理人教版必修二课件：第六章+第5节+宇宙航行(共23张PPT)
运动的速度。
人造卫星的轨道
F1
F2
F
极地轨道
人 造 卫 星 的 轨 道
同步 轨道
倾斜 轨道
赤道轨道 自转轴
思考：近地卫星、赤道上静止的物体和地 球同步卫星的角速度、线速度、周期和向 心加速度的大小关系。
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度）人造卫星
GM
v1
7.9km/s R
V3=16.7km/s V2=11.2km/s
•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。 2021/11/192021/11/192021/11/192021/11/19
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。
1969年7月10日，美国阿波罗11号登月
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
中国成为世界上第三个独立开展载 人航天活动的国家
神舟六号发射升空
同步卫星
•1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 •2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 •3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 •4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 •5、数学教学要“淡化形式，注重实质.

新人教版高中物理必修二《65 宇宙航行》课件(共22张PPT)

新人教版高中物理必修二《65 宇宙航行》课件(共22张PPT)
确定高度h ？
所有的同步卫星只能分布在赤道上方 的一个确定轨道上
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。
思考题？？？
下面是一些卫星图 片 请看-----------
中星6号卫星(ChinaSat-6) 是公司拥有的通信广播卫星， 采用东方红3号平台，有中国 空间技术研究院自行研制生产， 于1997年5月12日由长征3号 甲运载火箭在西昌卫星发射中 心发射成功并定点于东经125 度地球同步轨道。星上拥有 24个C频段转发器。波束覆盖 中国全境，主服务区覆盖中国 大陆及台湾和海南岛，第二服 务区覆盖东沙、中沙、西沙等 岛屿。
中星6号卫中星兴现为6号邮电干线
通信、专用卫星通信、临时电 视节目、全国无线寻呼、会议 电视、数据广播等提供传输服 务。
Hale Waihona Puke 1、第一宇宙速度：v=7.9km/s (地面附近、匀速圆周运动）
V3=16.7km/s
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吸 引，不在绕地球运行。我们 把这个速度叫第二宇宙速度。 达到第二宇宙速度的还受到 太阳的引力。
V2=11.2km/s
地球
V1=7.9km/s
GM
(3)由F＝４π２
mR
r3
得：Ｔ＝２π
R3
T2
GM
可见：V 、W 、T 与 r 为 一 一对应关系
同学们再算算，近地卫星的周 期又是多少呢？
我们能否发射一颗周期为50min的卫星呢？
什么是地球同步卫星？
所谓地球同步卫星是指相对于地面静止
的人造卫星，它的周期T＝２４ｈ

高中物理必修二课件-6.5宇宙航行23-人教版

高中物理必修二课件-6.5宇宙航行23-人教版
旋转绕而足地不够球大再转落动回的地__球__表__面__，__成__为_．一颗
人造地球卫星
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 Mm _万__有__引__力__提供，即_G___r_2 ___＝
图6－5－1
mvr2，则卫星在轨道上运行的线速度
T＝2π GrM3 ，r 越大，T 越大，
a＝GrM2 ，r 越大，a 越小．
•决注定意，：与地卫球星卫的星质的量an、、形v、状ω等、因T由素地无球关的．质量M和卫星的轨道半径r
【例3】a、b、c、d是在地球大
气层外的圆形轨道上运行的四颗
人造卫星．其中a、c的轨道相交 于P，b、d在同一个圆轨道上，b、 c轨道在同一平面上．某时刻四 颗卫星的运行方向及位置如图6 －5－3所示，下列说法中正确的
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 度的公式．
2．理解掌握人造卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度 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情况，激发学 生的爱国热情．
• 一、人造地球卫星
1. 牛顿的设想：如图6－5－1所示，
在高山上水平抛出一物体，当物体的 初速度_______时，它将会围绕地球
图6－5－2
(2)特点：所有的轨道圆心都在地心．
• 2．处理思路及规律
将人造卫星视为绕地球(或其他天体)做匀速圆 周运动，所需向心力等于地球(或其他天体)对卫星的
万有引力，即：
GMr2m＝mvr2＝mω2r＝m2Tπ2r＝man.
所以 v＝ GrM，r 越大，v 越小，
ω＝ GrM3 ，r 越大，ω越小，
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梦想成真（自学）
5、2005年10月12日—17日，神舟六号载人飞船经过115小时 32分的太空飞行，在完成我们真正意义上有人参与的空间科 学实验后返航顺利着陆，航天员费俊龙、聂海胜安全返回。 6、我国探月计划
2004年－2007年 为“绕”的阶段，主要目标是发射“嫦 娥一号”探测卫星，对月球进行为期1年的全球性、整体性 和综合性探测。（ 2007年10月24日18时05分，长征三号甲 运载火箭托举着嫦娥一号卫星顺利升空。）
点为近地圆轨道上的P，远地点为同步轨道上的Q），到达
远地点时再次自动点火加速，进入同步轨道。设卫星在近地
圆沿轨转道移上轨运道行刚到的速达率远地为点v1，Q时在的P点短时间加速v3后的速率为v2，
速率为v3，在Q点短时间
加速后进入同步轨道后的
v1
速率为v4。试比较v1、v2、
v3、v4的大小，并用大于号
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
人造卫星的发射速度和运行速度
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。
2、运行速度：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．
3、人造地球卫星的发射速度与运行速度之间的大小 关系：
1.2 1 km v发 /s 射 7.9km v运 /s
描述卫星运行的参量
轨道半径r、周期T、线速度v、角速度ω、向心加速度a
③高度h为确定的值h=5.6R=3.6×104km ④线（角）速度为确定的值v=3.1×103m/s
(ω=7.3×10-5rad/s)
⑤加速度大小为确定的值：a=0.23m/s2
同步卫星与地球的关系
例1、可以发射一颗这样的卫星，使其圆轨道 A．与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面同心 圆 B．与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心 圆 C．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相 对地球表面是静止的 D．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相 对地球表面是运动的
m v2 R
线速度大小为：v1=7.9×103m/s 周期为：T=5.06×103s=84.7min
它们分别是绕地球做匀速圆周运动的人造卫
星的最大线速度和最小周期。
2、同步卫星（五定）
相对于地面静止的卫星叫地球同步卫星，又叫通讯卫星。
①周期等于地球自转周期即 T=24小时 ②轨道平面必与赤道平面重合
这就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（环绕速度）。
宇宙速度 1、第一宇宙速度（环绕速度）V1=7.9km/s
★如果卫星的发射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；
★等于这个速度卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆 周运动；
★如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆 轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点。
第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度，也 是人造地球卫星的最大运行速度。
宇宙速度 1、第一宇宙速度（环绕速度）V1=7.9km/s 2、第二宇宙速度（脱离速度）V2=11.2km/s
这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行 的人造行星的最小发射速度。
★如果人造天体的发射速度大于11.2km/s而小于 16.7km/s，则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，太阳 就成为该椭圆轨道的一个焦点。
将它们排列起来______。
v2 > v1 > v4 > v3
v2
例、2010年10月1日，“嫦娥二号”卫星在西昌卫星发射中心成
功发射，标志着我国航天事业又取得巨大成就。卫星发射过程中，
假设地～月转移轨道阶段可以简化为：绕地球做匀速圆周运动的
卫星，在适当的位置P点火，进入Q点后被月球俘获绕月球做匀
6.5 宇宙航行
ห้องสมุดไป่ตู้
牛顿的思考
V0
水平抛出的物体，初速度越大其射程越大。 地球是一个球体，那么当平抛的初速度很大
时，物体是否还能落回地面？
宇宙速度
思考：以多大的速度抛出物体，它才会环绕地球表
面运动,不会落下来?
G
mM R2
mv2 R
v GM R
mM G R2
mg
v Rg
v6 .4 16 0 9 .8 7 .9 13 (0 m /s)
2007年－2012年 为“落”的阶段，主要目标是实现月 球表面软着陆与月球巡视探测。
2012年－2017年 为“回”的阶段，主要目标是实现月球 表面软着陆并采样返回。
只有完成了这三个阶段后，中国才有可能考虑和实施载 人登月。
卫星轨道
两种最常见的卫星 1、近地卫星：r≈R
mg
G
Mm R2
G mM R2
•
THE END 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2021/3/162021/3/162021/3/162021/3/16
谢谢观看
r
D．“嫦娥二号”在绕月轨道上运行的速率为 R 2 g
r
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/162021/3/16Tuesday, March 16, 2021
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/162021/3/162021/3/163/16/2021 7:15:58 AM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/162021/3/162021/3/16Mar-2116-Mar-21 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/162021/3/162021/3/16Tuesday, March 16, 2021 • 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/162021/3/162021/3/162021/3/163/16/2021
v2 2v1
黑洞问题（教材P46）
任何星球都有 “第二宇宙速度”,若某星球的第二宇 宙速度超过光速c，则任何物体都无法摆脱该星球的引 力，从宇宙的其他部分看来，它就象是消失了一样，这 就是所谓的“黑洞”。
宇宙速度
1、第一宇宙速度（环绕速度）V1=7.9km/s 2、第二宇宙速度（逃逸速度）V2=11.2km/s 3、第三宇宙速度（脱离速度）V3=16.7km/s
下说法正确的是（ B ）
A、它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期变小 B、它应沿运行速度的反方向喷气，与B对接后周期变大 C、它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期变大 D、它应沿运行速度的反方向喷气， 与B对接后周期变小
例、某次发射同步卫星时，先进入一个近地的圆轨道，然后
在P点点火加速，进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地
地球
例、关于人造地球卫星，下列说法中正确的是（ C ）
A. 运行的轨道半径越大，线速度越大 B. 卫星绕地球运行的环绕速率可能等于8km/s C. 卫星的轨道半径越大，周期也越大 D. 运行的周期可能等于80分钟
梦想成真（自学）
1、1957年10月4日世界上第一颗人造卫星在苏联发射成功。
2、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。飞船绕地球飞行一圈，历时108分，安全降落在地面，铸 就了人类进入太空的丰碑。
3、1969年7月16时32分，阿波罗11号飞船在美国卡纳维拉尔角 点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。7月20日 10时56分，阿姆斯特朗小心翼翼地踏上月面，并说出那句载入 史册的名言：“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类 而言，却是巨大的飞跃。”
4、1992年中国载人航天工程正式启动。2003年10月15日9时， 我国神州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。飞船绕地球飞行14圈后，于10 月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场。
。2021年3月16日星期二2021/3/162021/3/162021/3/16
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/162021/3/162021/3/163/16/2021
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/162021/3/16March 16, 2021
人造卫星如何变轨
以发射同步卫星为例，先进入一个近地的圆轨道，
然后在P点点火加速，进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨
道的近地点为近地圆轨道
Q
上的P，远地点为同步轨
道上的Q）到达远地点
Q时再次点火加速，进入
同步轨道。
P
例、如图，宇宙飞船A在低轨道上飞行，为了给更高轨 道的宇宙空间站B输送物质，需要与B对接，它可以采用 喷气的方法改变速度，从而达到改变轨道的目的，则以
这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。
★如果人造天体具有这样的速度并沿着地球绕太阳 的公转方向发射时，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚 而邀游太空了。
宇宙速度
7.9km/s<V＜11.2km/s
V1=7.9km/s 第一宇宙速度
V2 =11.2km/s 第二宇宙速度
V3 =16.7km/s 第三宇宙速度
速圆周运动，已知月球表面重力加速度为g，月球半径为R，