【新教材】人教版《宇宙航行》PPT优秀课件2
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6.5《宇宙航行》课件(新人教版必修2)
已知：地球质量 ，半径R，卫星距地面高度h， 已知：地球质量M，半径 ，卫星距地面高度 ，引 力常量G 请你利用已学的知识 请你利用已学的知识， 力常量 .请你利用已学的知识， 探究卫星绕地球的运 行速度v 周期T与高度 的关系. 与高度h的关系 行速度 、周期 与高度 的关系
课堂练习
减速制动
月球探测卫星发射
（地球卫星的最小发射速度） 地球卫星的最小发射速度）
GM v= 或 v = gR R 第二宇宙速度（逃逸速度）： =11.2千米 ）：v 千米/ 第二宇宙速度（逃逸速度）：v =11.2千米/秒
（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度） 卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）
Mm v2 mg = G 2 = m R R
专题学习网站
中国载人航天工程网： 中国载人航天工程网： 中国探月网： 中国探月网：/
韦纳·冯 布劳恩 韦纳 冯·布劳恩
第5节 宇 宙 航 行
4、 梦 想 成 真
历史放映厅：人类载人航天 年 历史放映厅：人类载人航天50年
课堂小结
1、宇宙速度： 宇宙速度
第一宇宙速度： 第一宇宙速度：v＝7.9km／s 是卫星发射的最小 7.9km／ 速 是卫星绕地球运行的最大速度。 度，是卫星绕地球运行的最大速度。 第二宇宙速度： 11.2km／ 第二宇宙速度：v＝11.2km／s，是卫星挣脱地球 束 缚的最小发射速度 第三宇宙速度: v＝16.7km／ 第三宇宙速度: v＝16.7km／s，是挣脱太阳束缚 的 最小发射速度。 最小发射速度。
月球
地月转移轨道
点火加速
地球
月 球 轨 道
我国发射的探月卫星“嫦娥一号”的轨道半径是圆形的， [例1] 我国发射的探月卫星“嫦娥一号”的轨道半径是圆形的， 且贴近月球表面。已知月球质量约为地球质量的1 80， 且贴近月球表面。已知月球质量约为地球质量的1/80，月球的半 径约为地球半径的1 地球第一宇宙速度约为7 km/s， 径约为地球半径的1/4，地球第一宇宙速度约为7.9km/s，求“嫦 娥一号”探月卫星绕月球运行的速率？ 娥一号”探月卫星绕月球运行的速率？
人教版高中物理《宇宙航行》优秀PPT
结论：卫星半径r一定，则卫星的加速度也固定了
在地球上，卫星的最小发射速度
r、v、w、a可以解出具体数据（唯一的） 卫星运动的线速度V、角速度W、周期T与距离关系：
②周期一定：与地球自转周期，即T＝24 h.
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
第四页，共42页。
课
第五页，共42页。
太空中，远眺地球
第六页，共42页。
八大行星围绕太阳转动
第七页，共42页。
浩瀚的宇宙，总是给我们无限的遐想
第八页，共42页。
探究宇宙奥秘，奔向遥远的太空。自古以来就 是人类的梦想。
嫦 娥 奔 月
第九页，共42页。
火箭升空
梦 想 成 真
登录月球
太 空 行 走
思路：
计算：贴着地球表面转动 的那颗卫星，它的速度是 多少？
第十八页，共42页。
设地球的质量为M，
人造卫星质量为m，
卫星贴着地球表面转动，它 到地心的距离为r，求卫星 的速度v，
由： 卫星受地球的万有引力充当卫星转动的向心力
F万 = F向
G
Mm r2
mv 2 r
解得：
v
GM r
第十九页，共42页。
中国是第三个掌握卫星回收技术的国家。
在某个天体上发射卫星绕天体转动所必须具有的速度，也称为“最小发射速度”。
但是对于人类来说，这却是一大步。
求： 火星表面附近速度 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 ， 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．
在地球上，卫星的最小发射速度
r、v、w、a可以解出具体数据（唯一的） 卫星运动的线速度V、角速度W、周期T与距离关系：
②周期一定：与地球自转周期，即T＝24 h.
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
第四页，共42页。
课
第五页，共42页。
太空中，远眺地球
第六页，共42页。
八大行星围绕太阳转动
第七页，共42页。
浩瀚的宇宙，总是给我们无限的遐想
第八页，共42页。
探究宇宙奥秘，奔向遥远的太空。自古以来就 是人类的梦想。
嫦 娥 奔 月
第九页，共42页。
火箭升空
梦 想 成 真
登录月球
太 空 行 走
思路：
计算：贴着地球表面转动 的那颗卫星，它的速度是 多少？
第十八页，共42页。
设地球的质量为M，
人造卫星质量为m，
卫星贴着地球表面转动，它 到地心的距离为r，求卫星 的速度v，
由： 卫星受地球的万有引力充当卫星转动的向心力
F万 = F向
G
Mm r2
mv 2 r
解得：
v
GM r
第十九页，共42页。
中国是第三个掌握卫星回收技术的国家。
在某个天体上发射卫星绕天体转动所必须具有的速度，也称为“最小发射速度”。
但是对于人类来说，这却是一大步。
求： 火星表面附近速度 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 ， 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．
宇宙航行课件2 新人教版必修2课件
v GM R
13
2 4
mg m v 2 v gR R 10 6.4 106
（2）轨道平面过球心
北
F2
西
赤道平面 F
F1 东
F
南
1 ．巡航——卫星的环绕运动
• 环绕运动的线速度、角速度、周期只与 轨道半径有关
• 轨道平面必过球心
13 2
4
2．飞天——卫星的发射
v0
2．飞天——卫星的发射
——齐奥尔科夫斯基
r2
r
R
v GM r
v=16.7km/s 第三宇宙速度
v=11.2km/s
第二宇宙速度
第一宇宙速度
v=7.9km/s
11.2km/s>v>7.9km/s
3．应用——同步轨道卫星通信
• 周期T=24 h
相对地面静止
• 轨道高度h=？
• 定点在赤道正上方
• 运行方向与地球自转相同（自西向东）
地球是人类的摇篮，但是人类不 会永远生活在摇篮里。
1 3
2
4
第5节 宇宙航行
1.巡航——卫星的环绕运动
1 3
2
4
• 线速度 v1>v2=v3>v4
• 角速度
ω1>ω2=ω3>ω4
• 周期
T1<T2=T3<T4
v GM r
GM
r3
T 2 r 3
GM
13 2
4
（1） v，ω，T 只与r有关
v GM r
最大环绕速度 7.9 km/s
2．飞天——卫星的发射
• 第一宇宙速度
G
Mm R2
பைடு நூலகம்
13
2 4
mg m v 2 v gR R 10 6.4 106
（2）轨道平面过球心
北
F2
西
赤道平面 F
F1 东
F
南
1 ．巡航——卫星的环绕运动
• 环绕运动的线速度、角速度、周期只与 轨道半径有关
• 轨道平面必过球心
13 2
4
2．飞天——卫星的发射
v0
2．飞天——卫星的发射
——齐奥尔科夫斯基
r2
r
R
v GM r
v=16.7km/s 第三宇宙速度
v=11.2km/s
第二宇宙速度
第一宇宙速度
v=7.9km/s
11.2km/s>v>7.9km/s
3．应用——同步轨道卫星通信
• 周期T=24 h
相对地面静止
• 轨道高度h=？
• 定点在赤道正上方
• 运行方向与地球自转相同（自西向东）
地球是人类的摇篮，但是人类不 会永远生活在摇篮里。
1 3
2
4
第5节 宇宙航行
1.巡航——卫星的环绕运动
1 3
2
4
• 线速度 v1>v2=v3>v4
• 角速度
ω1>ω2=ω3>ω4
• 周期
T1<T2=T3<T4
v GM r
GM
r3
T 2 r 3
GM
13 2
4
（1） v，ω，T 只与r有关
v GM r
最大环绕速度 7.9 km/s
2．飞天——卫星的发射
• 第一宇宙速度
G
Mm R2
பைடு நூலகம்
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？
《宇宙航行》—人教版高中物理必修二课PPT
地球的同步轨道只有一条 会推导第一宇宙速度，知道三个宇宙速度的含义.
AB
，可得v＝ .
它的周期和地球自转周期相同，但高度和速度可以选择，高度增大，速度减小
D．它们的运行角速度之比ω ∶ω =8∶1 年10月15日9时，我国
宇宙飞船把中国第一位航天员
D．它们的运行角速度之比ωA∶ωB=8∶1
它的高度和速度是一定的，但周期可以是地球自转周期的整数倍
A．它们的运行周期之比TA∶TB=1∶8 ③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。
2017年4月20日，我国发射了货运飞船
，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验.
面 ， 它 将 绕 地 球 运 动 ， 成 为 人 造 地 球 地球卫星围绕地球做匀速圆周运动,圆心是地球的地心,所以凡是地球卫星,轨道面必定经过地球中心,所以a、b均可能是卫星轨道,c不可能是卫星轨道,故A、B错误,C正确;同步卫星的
=_7_._9__k_m_/_s_,这就是物体在地球附近做匀速圆周运动的速度,叫作第一
宇宙速度。
自学感知 梳理教材夯实基础
（3）第二宇宙速度 为我国航天事业作出特殊贡献的科学家
被誉为“中国航天之父”.
探究二、人造地球卫星的轨道有何特点？谁提供向心力?
在地面附近发射飞行器，当飞行器的速度等于或大于 ③确定的角速度：等于地球自转的角速度．
①确定的转动方向：和地球自转方向一致．
B错：据v= ；
地球卫星围绕地球做匀速圆周运动,圆心是地球的地心,所以凡是地球卫星,轨道面必定经过地球中心,所以a、b均可能是卫星轨道,c不可能是卫星轨道,故A、B错误,C正确;同步卫星的
轨A．道它必们定的在_运赤行_道1周平_1期面_.之内_比2,所T_A以∶k_bT不mB_可=/1能_∶s是8_同时步卫,星它的轨就道,故会D错误克。 服地球的引力,永远离开地球,我们把
6.5《宇宙航行》优质优秀课件ppt
6.5《宇宙航行》优质优秀课件ppt在高山上水平抛出物体，初速度越大，运动的情况如何？如果速度再大，又将如何？处理卫星问题：万有引力提供其绕中心天体做匀速圆周运动的向心力在天体表面附近运行r=R由黄金替换式宇宙航行1、牛顿的设想在1687年出版的《自然哲学之数学原理》中，牛顿设想抛出速度很大时，物体就不会落回地面。
一、人造卫星的发射原理设地球质量为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。
推算在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v。
※卫星离地心越远，它运行的速度越小。
近地卫星的速度：（1）第一宇宙速度：v=7.9km／s2、卫星的发射（三种宇宙速度）①地球卫星的最小发射速度②地球卫星的最大环绕速度（2）第二宇宙速度：v＝11.2km／s （3）第三宇宙速度:v＝16.7km／s卫星挣脱地球束缚的最小发射速度卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度赤道轨道极地轨道倾斜轨道3、卫星的运行规律卫星在运行时，所需向心力由地球对它的万有引力提供，所以轨道中心一定是地球球心。
极地轨道一般轨道赤道轨道立体赤道平面问：哪一条轨道中的卫星可能和地球自转同步？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。
※特点:(1)角速度,周期(T=24h)与地球相同(2)轨道平面与赤道平面重合(3)距地面高度一定(h=3.6×107m)4、同步卫星※所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上（2）第二宇宙速度：v=11.2千米/秒（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）（3）第三宇宙速度：v=16.7千米/秒（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）在高山上水平抛出物体，初速度越大，运动的情况如何？如果速度再大，又将如何？。
《宇宙航行》课件2人教版必修2
宇宙航行
一、牛顿设想
建立模型： 卫星绕地球做匀速圆周运动
设：地球质量为M，地球半径为R，卫 星距地球中心距离为r，卫星质量 为m，试求卫星运动的线速度v？
G
Mm r2
m
v2 r
r≈R=6.4×106m
M=5.98×1024Kg
v GM r
v GM r
令 r≈R=6.4×106m M=5.98×1024Kg
36000km，约5.6倍地球半径） 4.线速度大小 （约为3.1km/s）
五、梦想成真
讨论： 角速度和周期与轨道半径的关系呢？
结论：
根据G
Mm
m v2
m 2r
m
4 2
r
r2
r
T2
1、线速率：v GM
r
2、角速度：
GM r3
3、周期： T 2 r3
GM
高轨道上运行的卫星，线速度小、角 速度小，周期长。
四、同步卫星
特点： 1.定点在赤道上空 2.周期与地球自转周期相同 3.距离地面的高度一定（约距地面
A.0.4km/s B.1.8km/宇宙速度 1.第一宇宙速度： 7.9km/s 2.第二宇宙速度：11.2km/s 3.第三宇宙速度：16.7km/s
三、发射速度与环绕速度
三、发射速度与环绕速度
v GM r
7.9km/s为最小发射速度，最大环绕 速度。 轨道越高，卫星运行速度越小。
求得v=7.9×103m/s=7.9km/s
二、宇宙速度 1.第一宇宙速度： 7.9km/s
v GM R
gR
物体在地面附近绕地球做匀速 圆周运动的速度。
思考：若M未知，而告诉你地球表面的 重力加速度g，则第一宇宙速度如何求？
一、牛顿设想
建立模型： 卫星绕地球做匀速圆周运动
设：地球质量为M，地球半径为R，卫 星距地球中心距离为r，卫星质量 为m，试求卫星运动的线速度v？
G
Mm r2
m
v2 r
r≈R=6.4×106m
M=5.98×1024Kg
v GM r
v GM r
令 r≈R=6.4×106m M=5.98×1024Kg
36000km，约5.6倍地球半径） 4.线速度大小 （约为3.1km/s）
五、梦想成真
讨论： 角速度和周期与轨道半径的关系呢？
结论：
根据G
Mm
m v2
m 2r
m
4 2
r
r2
r
T2
1、线速率：v GM
r
2、角速度：
GM r3
3、周期： T 2 r3
GM
高轨道上运行的卫星，线速度小、角 速度小，周期长。
四、同步卫星
特点： 1.定点在赤道上空 2.周期与地球自转周期相同 3.距离地面的高度一定（约距地面
A.0.4km/s B.1.8km/宇宙速度 1.第一宇宙速度： 7.9km/s 2.第二宇宙速度：11.2km/s 3.第三宇宙速度：16.7km/s
三、发射速度与环绕速度
三、发射速度与环绕速度
v GM r
7.9km/s为最小发射速度，最大环绕 速度。 轨道越高，卫星运行速度越小。
求得v=7.9×103m/s=7.9km/s
二、宇宙速度 1.第一宇宙速度： 7.9km/s
v GM R
gR
物体在地面附近绕地球做匀速 圆周运动的速度。
思考：若M未知，而告诉你地球表面的 重力加速度g，则第一宇宙速度如何求？
【人教版】高中物理必修二：宇宙航行优秀ppt课件课件
所必需的最小发射速度。
• 特别提醒： • (1)第一宇宙速度是最大环绕速度，也是最小发射速度。 • (2)当在地面上以7.9km/s<v<11.2km/s的速度发射卫星时，该卫星的
轨道是椭圆，地球位于椭圆的一个焦点上。 • (3)三个宇宙速度分别为在三种不同情况下在地面附近的最小发射速
度。
• (原创题)“天宫一号”目标飞行器在距地面355km的轨道上做圆周运 动，其飞行速率( )
• 2．第二宇宙速度(脱离速度) • (1)大小：v2＝11.2km/s • (2)物理意义：卫星脱离地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星
或飞到其他行星上去所必需的最小发射速度。
• 3．第三宇宙速度(逃逸速度) • (1)大小：v3＝16.7km/s • (2)物理意义：卫星脱离太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间
宇宙航行
1.1.1 集合的概念
• 万有引力定律的发现，不仅解决了天上行星的运行问题，也为人们开 辟了“上天”的理论之路。
• 1957年10月4日，前苏联用三级火箭发射了世界上第一颗人造地球卫 星——“旅行者1号”，人类开始迈入航天时代。2008年9月25日，“神 舟七号”飞船成功发射升空，9月27日下午，翟志刚出舱进入太空行走。 2013年12月4日，“嫦娥三号”在月球成功实现软着陆，中华民族古 老的“奔月”梦想成为现实。
半长轴的关系遵循开普勒第三定律。
• (3)卫星绕地球沿圆轨道运行时，由于地球对卫星的万有引力提供了卫 星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以地心必须是卫星 圆轨道的圆心。
• (4)三类人造地球卫星轨道： • A．赤道轨道，卫星轨道在赤道所在平面上，卫星始终处于赤道上方； • B．极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星经过两极上空； • C．一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。如图所示。
• 特别提醒： • (1)第一宇宙速度是最大环绕速度，也是最小发射速度。 • (2)当在地面上以7.9km/s<v<11.2km/s的速度发射卫星时，该卫星的
轨道是椭圆，地球位于椭圆的一个焦点上。 • (3)三个宇宙速度分别为在三种不同情况下在地面附近的最小发射速
度。
• (原创题)“天宫一号”目标飞行器在距地面355km的轨道上做圆周运 动，其飞行速率( )
• 2．第二宇宙速度(脱离速度) • (1)大小：v2＝11.2km/s • (2)物理意义：卫星脱离地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星
或飞到其他行星上去所必需的最小发射速度。
• 3．第三宇宙速度(逃逸速度) • (1)大小：v3＝16.7km/s • (2)物理意义：卫星脱离太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间
宇宙航行
1.1.1 集合的概念
• 万有引力定律的发现，不仅解决了天上行星的运行问题，也为人们开 辟了“上天”的理论之路。
• 1957年10月4日，前苏联用三级火箭发射了世界上第一颗人造地球卫 星——“旅行者1号”，人类开始迈入航天时代。2008年9月25日，“神 舟七号”飞船成功发射升空，9月27日下午，翟志刚出舱进入太空行走。 2013年12月4日，“嫦娥三号”在月球成功实现软着陆，中华民族古 老的“奔月”梦想成为现实。
半长轴的关系遵循开普勒第三定律。
• (3)卫星绕地球沿圆轨道运行时，由于地球对卫星的万有引力提供了卫 星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以地心必须是卫星 圆轨道的圆心。
• (4)三类人造地球卫星轨道： • A．赤道轨道，卫星轨道在赤道所在平面上，卫星始终处于赤道上方； • B．极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星经过两极上空； • C．一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。如图所示。
人教版高中物理《宇宙航行》优秀PPT2
r
第五页，共22页。
§6.5 宇宙航行 记忆口诀：“高轨低速长周期”
卫星运动的线速度、角速度、向心加速度和周期：
a (1)由 G M m=ma r2
得： ＝
GM r2
(2)由
G
Mm r2
=m
v2 r
得：ｖ＝
GM r
(3)由
G
Mm r2
=mω2r
得：ω＝
GM r3
(4)由
G
M m =m(２π )2r得：Ｔ＝
§6.5 宇高宙航考行 链接：2012山东理综第15题
2011年11月3日，“神州八号”飞船与“天宫
一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完成
后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神州
九号”交会对接。变轨前和变轨完成后“天宫一号”
的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1
、R2，线速度大小分别为V1、V2。则V1 与V2之比等于(
第四页，共22页。
§6.5 宇宙航行
2、人造卫星绕地球匀速圆周运动的原因
人造卫星受到地球对它的万有引力作用，人造卫星作匀速 圆周运动的向心力由万有引力提供。
3、人造卫星的运行规律 设地球质量为M，卫星质量为m，卫星的绕行速度v 、角 速度ω 、周期T、向心加速度a与轨道半径 r 的关系
(a、V 、ω 、T )
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
最低发射速度，叫做第一宇宙速度。
2021年10月4日星星期期一一
第十一页，共22页。
二、宇宙速度
§6.5 宇宙航行
1、第一宇宙速度： (环绕速度） 人造卫星
v1
GM 7.9km/s R
第五页，共22页。
§6.5 宇宙航行 记忆口诀：“高轨低速长周期”
卫星运动的线速度、角速度、向心加速度和周期：
a (1)由 G M m=ma r2
得： ＝
GM r2
(2)由
G
Mm r2
=m
v2 r
得：ｖ＝
GM r
(3)由
G
Mm r2
=mω2r
得：ω＝
GM r3
(4)由
G
M m =m(２π )2r得：Ｔ＝
§6.5 宇高宙航考行 链接：2012山东理综第15题
2011年11月3日，“神州八号”飞船与“天宫
一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完成
后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神州
九号”交会对接。变轨前和变轨完成后“天宫一号”
的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1
、R2，线速度大小分别为V1、V2。则V1 与V2之比等于(
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§6.5 宇宙航行
2、人造卫星绕地球匀速圆周运动的原因
人造卫星受到地球对它的万有引力作用，人造卫星作匀速 圆周运动的向心力由万有引力提供。
3、人造卫星的运行规律 设地球质量为M，卫星质量为m，卫星的绕行速度v 、角 速度ω 、周期T、向心加速度a与轨道半径 r 的关系
(a、V 、ω 、T )
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
最低发射速度，叫做第一宇宙速度。
2021年10月4日星星期期一一
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二、宇宙速度
§6.5 宇宙航行
1、第一宇宙速度： (环绕速度） 人造卫星
v1
GM 7.9km/s R
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三个宇宙速度
导学探究 不同天体的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的决定因素是什么？ 答案 一般不同.由GRM2m＝mvR2得，第一宇宙速度 v＝ GRM，可以看出，第一宇宙
速度的值取决于中心天体的质量 M 和半径 R，与卫星无关.
7.4 宇宙航行—【新教材】人教版（2019） 高中物 理必修 第二册 课件(共 36张PP T)
(5)由v＝ GrM，高轨道卫星运行速度小，故发射高轨道卫星比发射低轨道卫星
更容易.( × )
2.已知火星的半径为R，火星的质量为m火，引力常量为G，则火星的第一宇宙速度
Gm火
为
R.
课堂探究
02
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一
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2.第二宇宙速度 在地面附近发射飞行器，使之能够克服地球的引力，永远离开地球所需的最小发 射速度，其大小为11.2 km/s.当发射速度7.9 km/s<v0<11.2 km/s时，物体绕地球运行 的轨迹是椭圆，且在轨道不同点速度大小一般不同. 3.第三宇宙速度 在地面附近发射飞行器，使之能够挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外的最小发 射速度，其大小为16.7 km/s.
即学即用
1.判断下列说法的正误.
(1)在地面上发射人造地球卫星的最小速度是7.9 km/s.( √ ) (2)人造地3)我国向月球发射的“嫦娥二号”宇宙飞船在地面附近的发射速度要大于11.2 km/s.
(×) (4)在地面附近发射火星探测器的速度应为11.2 km/s<v<16.7 km/s.( √ )
三 载人航天与太空探索
1. 1961 年苏联宇航员 加加林 进入东方一号载人飞船，铸就了人类首次进入太空的 丰碑. 2.1969年，美国 阿波罗11号 飞船发射升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕. 3. 2003 年10月15日9时，我国 神舟五号 宇宙飞船把中国第一位航天员 杨利伟 送入 太空，截止到2017年底，我国已经将11 名航天员送入太空，包括两名女航天员. 4. 2013年6月，神舟十号分别完成与 天宫一号 空间站的手动和自动交会对接；2016 年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接.2017年4月20日， 我国发射了货运飞船 天舟一号 ，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自 主快速交会对接等3次交会对接及多项实验.
图1
2.第一宇宙速度的推导
(1)已知地球质量 m 地和半径 R，物体绕地球的运动可视为 匀速圆周 运动， 万有
引力
提供物体运动所需的向心力，即
Gmm地 R2
＝mvR2，可得
v＝
Gm地 R.
(2)已知地面附近的重力加速度 g 和地球半径 R，由 mg ＝mvR2得：v＝ gR .
(3)三个宇宙速度及含义
高一物理备课组
学习目标
1.会推导第一宇宙速度，知道三个宇宙速度的含义. 2.了解人造地球卫星的历史及现状，认识同步卫星的特点. 3.了解人类对太空的探索历程和我国载人航天工程的发展.
课前预习
01
一 宇宙速度
1.牛顿的设想 如图1所示，把物体从高山上水平抛出，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 .
半径约为地球半径的14，地球的第一宇宙速度约为 7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行
的最大速率约为 A.0.4 km/s C.11 km/s
√B.1.8 km/s
D.36 km/s
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数值
意义
第一宇 7.9 km/s
物体在 地面附近 绕地球做匀速圆周运动的速度
宙速度
第二宇
在地面附近发射飞行器使物体克服 地球 引力，永
11.2 km/s
宙速度
远离开地球的最小地面发射速度
第三宇
在地面附近发射飞行器使物体挣脱 太阳 引力束缚，
宙速度 16.7 km/s 飞到太阳系外的 最小 地面发射速度
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知识深化 1.第一宇宙速度 (1)两个表达式
思路一：万有引力提供向心力，由 GMRm2 ＝mvR2得 v＝
GM R
思路二：重力提供向心力，由 mg＝mvR2得 v＝ gR
(2)含义 ①近地卫星的圆轨道运行速度，大小为7.9 km/s，也是卫星圆轨道的最大运行速度. ②人造卫星的最小发射速度，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，需要更 多能量.
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例 1 (2019·天津一中期末)我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”.设该
卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的811，月球的
二 人造地球卫星
1. 1957 年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功.1970 年4月24日，我国第 一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功.为我国航天事业作出特殊贡献的科学家 钱学森 被誉为“中国航天之父”. 2.地球同步卫星的特点 地球同步卫星位于 赤道 上方高度约 36 000 km 处，因 相对地面静止 ，也称静止卫 星.地球同步卫星与地球以 相同 的角速度转动，周期与地球自转周期 相同 .
解析 由 GMRm2 ＝mvR2得，v＝
GM R
又MM月 地＝811，RR月地＝14
故月球和地球的第一宇宙速度之比v月＝ v地
MM月 地·RR月地＝
811×41＝29
故 v 月＝7.9×29 km/s≈1.8 km/s，因此 B 项正确.