高中物理 6.5 宇宙航行课件 新人教版必修2

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
GM v＝______r__．
想一想 卫星离地面越高，其线速度是越大吗？
答案 不是．由 v＝ GrM可知，卫星离地面越高，线速度越 小．
二、宇宙速度 1．第一宇宙速度
v1＝_7_._9_ km/s，卫星在_地__球__表__面__附__近__绕地球做匀速圆周 运动的速度，又称环绕速度． 2．第二宇宙速度 v2＝_1_1_._2_ km/s，使卫星挣脱_地__球__引力束缚的最小地面发 射速度，又称脱离速度． 3．第三宇宙速度 v3＝_1_6_.7_ km/s，使卫星挣脱_太__阳__引力束缚的_最__小__地面发 射速度，也叫逃逸速度．
解析 同步通信卫星的周期与角速度跟地球自转的周期与角
速度分别相同，由 ω＝ GrM3 和 h＝r－R 可知，卫星高度确
定，由 v＝ωr 知速率也确定，选项 A 正确，B 错误；由 T＝2
π
r3 GM
知，第一颗人造地球卫星的高度比同步通信卫星的
低，选项 C 正确；由 v＝ GrM知，同步通信卫星比第一颗 人造地球卫星的速率小，故选项 D 正确．
地球上第一宇宙速度之比v月＝2，故 v地 9
v
月＝7.9×29
km/s≈1.8
km/s，因此 B 项正确．
【例2】 某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t 后，物体以速率v落回手中．已知该星球的半径为R，求该 星球上的第一宇宙速度．
答案
2vR t
解析 根据匀变速运动的规律可得，该星球表面的重力加

（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

v1
GM R

6.671011 5.891024 6.37106
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最低发射速度，叫 做第一宇宙速度。
§6.5 宇宙航行
近地卫星的周期
R T 2 GM 地
3
(6.37 10 ) 2 3.14 s 11 24 6.67 10 5.98 10
§6.5 宇宙航行
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
人造卫星的轨道
立体
赤道平面
平面
所有卫星都在以地心为圆心的轨道上
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
人造卫星的轨道
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
梦想成真（航空领域重大成就）
则：r v ω a “全部固定”
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
圆轨道在赤道平面，即 在赤道的正上方；周 期与地球自转周期相 同，为24小时；绕行 方向为自西向东。
大家能否计 算出同步卫星 的高度，线速 度呢？
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
2、地球同步卫星的运行特征
①定轨道平面,其运行轨道平面在赤道平面内； ②定周期,即运行周期等于地球自转周期（24 h） ③定高度，即离地面高度一定（h=36000 km） ④定速度，即运行速度一定（v≈3.1km/s）
v1 V1、V2。则 大小分别为 v2
A.
B
R2 R1
等于(
)
R R
3 1 3 2
B.
C.

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
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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？