7.4 宇宙航行—人教版(2019)高中物理必修第二册课件(共30张PPT)
m v2 r
，则
v
GM r
故地球和该星球的第一宇宙速度之比 v1 M1r2 19 1 v2 M2r1 811 3
则在该星球上发射人造卫星的速度至少为：v2＝3v1＝23.7 km/s.
五、载从航天与宇宙探索
1957 年 10 月 4 日，世界上第 一颗人造地球卫星发射成功
•
1961 年 4月 12 日，前苏联首 先成功发射载人航天飞船—— “东方一号”，尤里.加加林成为 进入太空的第一人
例2 如图所示，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 星和中地球轨道卫星.已知中地球轨道卫星的轨道高度为5 000～15 000 km，则下列说法正确的是 A.中地球轨道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
手机等便携设备的导航定位功 能已经非常全面，要实现精确 的导航，同步卫星发挥了极大 的作用
3.同步卫星 (1)“同步”的含义就是和地面保持相对静止，它在轨道上跟着地球 自西向东同步地做匀速圆周运动。所以其周期等于地球自转周期. (2)特点 ①定周期：所有同步卫星周期均为T＝24 h. ②定轨道：同步卫星轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须 跟地球自转方向一致，即由西向东.
正确，B、C、D错误.
例4.已知某星球的质量是地球质量的81倍，半径是地球半径的9倍.已知地球的第一宇宙速度为 7.9 km/s，则在该星球上发射一颗人造卫星，其发射人造卫星的速度最小是多少？
答案 23.7 km/s
解析 设地球质量为M1，半径为R1；该星球的质量为M2，半径为R2
由万有引力提供向心力得 GMm r2
GMm R2
mg
v gR
思考3：第一宇宙速度是最小的发射速度？还是最大的发射速度？
最小的发射速度的理解：第一宇宙速度是根据地球表面的万有引力等于向心力 求出的。若速度小于第一宇宙速度，则需要的向心力小．提供的向心力大于需 要的向心力，物体最终要落回地球，因此卫星的发射速度要大于第一宇宙速度。
思考4：第一宇宙速度是最小的环绕速度？还是最大的环绕速度？ 最大的环绕速度的原因：卫星要环绕地球做圆周运动，万有引力必须等 于向心力，因此半径越大，卫星环绕地球做圆周运动的线速度小。
思考5：若卫星的发射速度大于 7.9km/s ，会出现什么情 况？
运行轨迹不是圆而是
一、第一宇宙速度：（环绕速度）
（1）概念：是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动的速 度．（v＝7.9 km/s）
（2）推导
公式
万有引力提供卫 星运动的向心力
GMRm2 ＝mvR2
重力提供卫星 运动的向心力
mg＝mRv2
√A.ωA＝ωC<ωB
B.TA＝TC<TB C.vA＝vC<vB D.aA＝aC>aB
解析 同步卫星与地球自转同步，故TA＝TC，ωA＝ωC，由v＝ωr及a＝ω2r得 vC>vA，aC>aA
GMm 对同步卫星和近地卫星， r 2
v2 ma m
r
mw 2r
mr
2
T
2
，知vB>vC，
ωB>ωC，TB<TC，aB>aC 故可知vB>vC>vA，ωB>ωC＝ωA，TB<TC＝TA，aB>aC>aA.选项A
③定高度：由
GMm
R h2
m(R
h)
2
T
2
可得，同步卫星
离地面高度为 h 3 GMT 2 R 3.6104 km 6R
4 2
④定速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因 此线速度、角速度大小均不变. ⑤定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定， 因此向心加速度大小也不变.
2005年10月12日神州六 费俊龙 、聂海胜
2008年9月25日神州七号 翟志刚、刘伯明、景海鹏
第一宇宙速度 卫星的分类
【小结】 定义 计算 近地卫星 同步卫星
结果 普适性
v＝
GM R
v＝ gR
既适用于地球，也适用于其他星体
（3 ）第一宇宙速度是最小的发射速度，最大的环绕速度
二、第二宇宙速度（脱离速度） 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/ss.当发射速度7.9km/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 速度一般不同. 三、第三宇宙速度（逃逸速度） 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大小.
1969 年 7 月 16 日 ，美国阿波罗11 号飞船第一次成功 完成登月任务，阿 姆斯特朗成为了首 次踏上月球的人
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，开创了中国航天史 的新纪元。
2007年10月24日嫦娥一 号月球探测器发射成功
2003年10月15日神州五号 杨利伟
(2)因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球做圆周运动的向心力， 所以地心必定是卫星圆轨道的圆心.
思考6：质量为m的卫星，绕质 量为M的天体做匀速圆周运动， 则它的线速度v与轨道半径r的 关系？
思路：物体做圆周运动的向心力由地球对万有力提供
GHale Waihona Puke m r2m v2 rv GM r
GMm
v2
r2
思考2：地球是个球体，如果抛出速度很大时，我们还能 将地面看作平面吗？如果速度继续一直增大，会出现什 么情况呢？
牛顿的设想：
问题：假设卫星绕地球表面做匀速圆周运动，那么， 在地面发射卫星需要的最小速度为多大呢？
方法一：物体做圆周运动的向心力由地球对万有力提供
GMm
v2
R2
m R
v GM R
方法二：忽略地球的自转，重力近似等于万有引力
解析：由
GMm R2
m v2 R
得，v
GM R
又 M 月 ＝ 1 ，R月 ＝ 1 M 地 81 R地 4
故月球和地球的第一宇宙速度之比 v月 ＝ M月 . R地 1 . 4 2
v地
M地
R 月
81 1 9
将数据代入得1.8km/s，故B正确。
四 人造地球卫星 1.人造地球卫星 (1)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步轨道)，可以通过两极上空 (极地轨道)，也可以和赤道平面成任意角度，如图所示.
√C.中地球轨道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
图3
例3 如图所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星.三颗卫星质 量相同，三颗卫星的线速度大小分别为vA、vB、vC，角速度大小分别为ωA、ωB、ωC，周期分别 为TA、TB、TC，向心加速度大小分别为aA、aB、aC，则
第4节 宇宙航行
【学习目标】 1．了解人造卫星的有关知识； 2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度； 3.理解卫星的运行速度与轨道半径的关系； 4.了解地球同步卫星的规律
【新课教学】 嫦 娥 奔 月
思考1：以平抛为例，生活
经验告诉给我们哪些启示？
v0
H
1.由于受到地球的吸引，最终都要落回地球 2.做平抛运动的物体，抛出的水平速度越大，飞行的水平距 离越远。
例1.我国发射了一颗绕月运动的探月卫星“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 1 ，月球的半径约为地球半径的 1 ，地球的第一宇宙速度约为
81
4
7.9km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为。
√ A.0.4km/s B.1.8km/s C.11km/s D. 36km/s
m r
v GM r
GMm r2
m
2r
GMm r2
ma
GMm r2
mr
2
T
2
GM r3
a
GM r2
T 4 2r 3
GM
2.近地卫星 (1)v1＝7.9 km/s；T≈85 min.
(2)7.9 km/s和85 min分别是人造地球卫星做匀速圆周运动的最 大线速度和最小周期.
如今，人们的通信手段越来越多样，加强了世界 的联系。要保证稳定通畅的通讯，需要同步卫星 进行信号的传递！
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7.4宇宙航行PPT教学课件【新版】人教版(2019)高中物理必修第二册
五、同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较
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本课完结
• 例题3 “如图所示，a，b，c是地球大气层外圆形轨道上运动的三颗卫星，卫
星a和b质量相等且小于卫星c的质量，则 （ C ）
A．卫星b所需向心力最小 B．卫星b，c的周期相同且大于卫星a的周期 C．卫星b，c的向心加速度大小相等，且大于卫星a的向心加速度 D．卫星b，c的线速度大小相等，且小于卫星a的线速度
三、人造地球卫星
1.人造地球卫星得轨道 （1）椭圆轨道：地心位于椭圆的一个焦点上。 （2）圆轨道：卫星围绕地球做匀速圆周运动，卫星所需要的向心 力由万有引力提供，由于万有引力指向地心，所以卫星的轨道圆心 必然是地心，即卫星在以地心为圆心的轨道平面内做匀速圆周运动。
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本课完结
• 例题3 “如图所示，a，b，c是地球大气层外圆形轨道上运动的三颗卫星，卫
星a和b质量相等且小于卫星c的质量，则 （ C ）
A．卫星b所需向心力最小 B．卫星b，c的周期相同且大于卫星a的周期 C．卫星b，c的向心加速度大小相等，且大于卫星a的向心加速度 D．卫星b，c的线速度大小相等，且小于卫星a的线速度
三、人造地球卫星
1.人造地球卫星得轨道 （1）椭圆轨道：地心位于椭圆的一个焦点上。 （2）圆轨道：卫星围绕地球做匀速圆周运动，卫星所需要的向心 力由万有引力提供，由于万有引力指向地心，所以卫星的轨道圆心 必然是地心，即卫星在以地心为圆心的轨道平面内做匀速圆周运动。
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74宇宙航行-天津市空中课堂人教版(2019)高中物理必修第二册课件(共30张PPT)
1
在B点加速，进入预定轨道3。
aB
2
到这里，我们不仅成功地发射了卫星，而且对第一宇宙速
度，又有了新的理解。 你的理解是什么呢？
（1）从公式：
可知，第一宇宙速度对应的轨道半径最小。
在所有能使物体围绕地心作匀速圆周运动的速度中，第一宇宙速
度最大，它是人造地球卫星射速度中，第一 宇宙速度最小。
钱学森（1911－2009）
资料
长征一号火箭
东方红一号卫星
思考题
从卫星环绕速度的推论式：
可以看出，卫星轨道半径 r
越大，卫星的环绕速度就越小，是否说明，发射高空卫星比发射 低空卫星更容易呢？
其实，发射高空卫星要消耗更多的能量，比发射低空卫星更 加困难。
那么，在航天工程中，如何发射卫星呢？
正如牛顿的设想，需要一座高山，只 是这座“高山”我们用火箭来制造。 用火箭把卫星送到“山顶”A点。
资料
（1）一座足够高的山。 （2）物体达到足够大的速度 （第一宇宙速度）。
但事情远非如此简单!
按此方法发射卫星，在实际操作中却困难重重。
首先地球上并没有一座合适的高山（海拔为100km以上）,而且 即便有这样的高山，卫星在发射后的运行中也很容易撞到山顶。
其二，第一宇宙速度很难被达到。人们曾设想将卫星制成炮弹， 用大炮发射，但即便是今天，炮弹的速度也远小于第一宇宙速度。 两百多年间，人类进行了各种尝试，但由于缺乏进一步科学理 论的指导，这些努力都归于失败。直到20世纪....
年我国将建成首个大型空间站。
离心运动。 物体会被“甩”出去！
物体真会脱离地球一去不返吗？
其实，物体在远离地球的过程中，一直受到万有引力的作用。
在引力作用下物体先逐渐减速， v1
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？
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
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
7.4宇宙航行—人教版高中物理必修第二册课件(共30张PPT)
11km/s D.
1
81 4 (1)“同步”的含义就是和地面保持相对静止，它在轨道上跟着地球自西向东同步地做匀速圆周运动。
五、载从航天与宇宙探索
7.9km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为。 要保证稳定通畅的通讯，需要同步卫星进行信号的传递！
4km/s B. 静止轨道同步卫星可以定位于北京的上空
2005年10月12日神州六 费俊龙 、聂海胜
2008年9月25日神州七号 翟志刚、刘伯明、景海鹏
第一宇宙速度 卫星的分类
【小结】 定义 计算 近地卫星 同步卫星
三、第三宇宙速度（逃逸速度）
其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星. 已知某星球的质量是地球质量的81倍，半径是地球半径的9倍.
GMm ma 1．了解人造卫星的有关知识； r2
a
GM r2
GMm r2
m r
2
T
2
T
4 2r 3
GM
2.近地卫星 (1)v1＝7.9 km/s；T≈85 min.
m r 可得，同步卫星离地面高度为
9km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为。
v
GM r
轨道半径r越大，线速度w越小
其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星.
GM ⑤定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小也不变.
GM r m m r r 21例9k27m0/年s如时4图，月所物2示体42，日绕中，地国我球北国运斗第行卫一的星颗轨导人迹航造是系地椭统球圆是卫，中2星且国“在东自轨方行道红研不1制同号的点”全发速球射度卫成一星功般导，不航开同系创. 统了.中国航天史的新3纪元。
③定高度：由
GMm
R h2
1
81 4 (1)“同步”的含义就是和地面保持相对静止，它在轨道上跟着地球自西向东同步地做匀速圆周运动。
五、载从航天与宇宙探索
7.9km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为。 要保证稳定通畅的通讯，需要同步卫星进行信号的传递！
4km/s B. 静止轨道同步卫星可以定位于北京的上空
2005年10月12日神州六 费俊龙 、聂海胜
2008年9月25日神州七号 翟志刚、刘伯明、景海鹏
第一宇宙速度 卫星的分类
【小结】 定义 计算 近地卫星 同步卫星
三、第三宇宙速度（逃逸速度）
其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星. 已知某星球的质量是地球质量的81倍，半径是地球半径的9倍.
GMm ma 1．了解人造卫星的有关知识； r2
a
GM r2
GMm r2
m r
2
T
2
T
4 2r 3
GM
2.近地卫星 (1)v1＝7.9 km/s；T≈85 min.
m r 可得，同步卫星离地面高度为
9km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为。
v
GM r
轨道半径r越大，线速度w越小
其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星.
GM ⑤定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小也不变.
GM r m m r r 21例9k27m0/年s如时4图，月所物2示体42，日绕中，地国我球北国运斗第行卫一的星颗轨导人迹航造是系地椭统球圆是卫，中2星且国“在东自轨方行道红研不1制同号的点”全发速球射度卫成一星功般导，不航开同系创. 统了.中国航天史的新3纪元。
③定高度：由
GMm
R h2
7.4宇宙航行—【新教材】人教版(2019)高中物理必修第二册课件
人造地球卫星的轨道特点
• 卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道．
• (1)卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，卫星 的周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律．
• (2)卫星绕地球沿圆轨道运动时，因为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 定是卫星圆轨道的圆心．
A．“天问一号”探测器的发射速度一定大于，小于 B．“天问一号”探测器在火星附近制动减速时需要 朝速度的反方向喷气 C．火星与地球的第一宇宙速度之比为 D．物体分别在火星和地球表面附近做自由落体运动， 下落相同高度用时之比为
B
• 练习2.北京时间2020年12月17日凌晨2点左右，嫦娥五号返回器在内蒙古 四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆 满完成。嫦娥五号返回器在距地面高度约120公里处的A点，以接近第二 宇宙速度进人地球大气层，由于速度太大，返回舱不能直接返回地面， 因为返回舱与大气层超高速摩擦带来的高温会让返回舱烧毁，所以要通 过所谓的“太空打水漂”的方式返回。如图所示是返回舱“太空打水漂” 的示意图，返回舱从图中C点再次进人大气层的速度约为7km/s。下列说 法正确的是（ ）
• (3)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，可以通过两 极上空(极地轨道)，也可以和赤道平面成任一角度，如图所示．
地球同步卫星
• 地球同步卫星位于地球赤道上方，相对于地面静止不动，它跟地 球的自转角速度相同，广泛应用于通信，又叫同步通信卫星．
周期一定
与地球自转周期相同，即T＝24 h＝86 400 s
1957年，10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。 卫星离地面高度h＝r－R≈6R(为恒量)≈3.
7.4宇宙航行(教学课件)-高中物理人教版(2019)必修第二册
④轨道平面一定：所有的同步卫星都在赤 道的正上方，其轨道平面必须与赤道平面 重合；
⑤高度一定：离地面高度固定不变(约 3.6×104 km)；
⑥速率一定：线速度大小一定。
补 充 ： 第 一 宇 宙 速 度 - - “最小发射速度”
“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发射人 造卫星的最小速度。
东方红1号卫星
2.1.我国的发射的卫星
墨子号量子卫星
北斗导航卫星
2.2.不同轨道的地球卫星
在地球的周围，有许多的卫星在不同轨道上绕地球转动。请思考： （1）这些卫星运动所需要的向心力由什么力提供？这些卫星的轨道 平面有什么特点？
2.3.卫星绕地球的运动、受力特点和动力学方程
(2)卫星的动力学方程 ( r – v – ω – T 的关系 )
√C.组合体的角速度大小比地球同步卫星的大
D.组合体的加速度大小比地球同步卫星的小
例6 如图所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球
同步卫星。三颗卫星质量相同，线速度大小分别为vA、vB、vC，角速度 分别为ωA、ωB、ωC，周期分别为TA、TB、TC，向心加速度大小分别为aA、 aB、aC，则
1.3.第三宇宙速度
达到第二宇宙速度的飞行器还无 法脱离太阳对它的引力。在地面附近 发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引 力的束缚，飞到太阳系外，必须使它 的速度等于或大于 16.7 km/s， 这个 速度叫作第三宇宙速度。
二.地球卫星
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，开创了中国航天史的 新纪元。
⑤高度一定：离地面高度固定不变(约 3.6×104 km)；
⑥速率一定：线速度大小一定。
补 充 ： 第 一 宇 宙 速 度 - - “最小发射速度”
“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发射人 造卫星的最小速度。
东方红1号卫星
2.1.我国的发射的卫星
墨子号量子卫星
北斗导航卫星
2.2.不同轨道的地球卫星
在地球的周围，有许多的卫星在不同轨道上绕地球转动。请思考： （1）这些卫星运动所需要的向心力由什么力提供？这些卫星的轨道 平面有什么特点？
2.3.卫星绕地球的运动、受力特点和动力学方程
(2)卫星的动力学方程 ( r – v – ω – T 的关系 )
√C.组合体的角速度大小比地球同步卫星的大
D.组合体的加速度大小比地球同步卫星的小
例6 如图所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球
同步卫星。三颗卫星质量相同，线速度大小分别为vA、vB、vC，角速度 分别为ωA、ωB、ωC，周期分别为TA、TB、TC，向心加速度大小分别为aA、 aB、aC，则
1.3.第三宇宙速度
达到第二宇宙速度的飞行器还无 法脱离太阳对它的引力。在地面附近 发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引 力的束缚，飞到太阳系外，必须使它 的速度等于或大于 16.7 km/s， 这个 速度叫作第三宇宙速度。
二.地球卫星
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，开创了中国航天史的 新纪元。
7.4《宇宙航行》—【新教材】人教版(2019)高中物理必修二课件
(2)数值:已知地球的质量,近似用地球半径R代替r,算出v= _______ =_________,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。
①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方；
探究二、人造地球卫星的轨道有何特点？谁提供向心力?
16.7km/s≤v 物体飞出太阳系 探究四、你能推导出卫星运行时，其an、v、 ω 、T，分别与其轨道半径r的关系吗？
自学感知 梳理教材夯实基础
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.
探究解惑 注重过程提高能力
探究二、人造地球卫星的轨道有何特点？谁提 供向心力?
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。
地心必定是卫星圆轨道的圆心。
由地球对它的万有引力提供向心力
【例2】 如图所示,有关人造地球卫星轨道的正确说法有 ( ) A.a、b、c均可能是卫星轨道 B.卫星轨道只可能是a C.a、b均可能是卫星轨道 D.b可能是同步卫星的轨道
地球的同步轨道只有一条
【例2】 2015年12月29日，“高分四号”卫星升空。这是我国“高 分”专项首颗高轨道、高分辨率的光学遥感卫星，也是世界上空间 分辨率很高、幅宽很大的地球同步轨道遥感卫星。下列关于“高分 四号”地球同步卫星的说法中正确的是（ ） A.该卫星定点在北京上空 B.该卫星定点在赤道上空 C.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 D.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
①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方；
探究二、人造地球卫星的轨道有何特点？谁提供向心力?
16.7km/s≤v 物体飞出太阳系 探究四、你能推导出卫星运行时，其an、v、 ω 、T，分别与其轨道半径r的关系吗？
自学感知 梳理教材夯实基础
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.
探究解惑 注重过程提高能力
探究二、人造地球卫星的轨道有何特点？谁提 供向心力?
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。
地心必定是卫星圆轨道的圆心。
由地球对它的万有引力提供向心力
【例2】 如图所示,有关人造地球卫星轨道的正确说法有 ( ) A.a、b、c均可能是卫星轨道 B.卫星轨道只可能是a C.a、b均可能是卫星轨道 D.b可能是同步卫星的轨道
地球的同步轨道只有一条
【例2】 2015年12月29日，“高分四号”卫星升空。这是我国“高 分”专项首颗高轨道、高分辨率的光学遥感卫星，也是世界上空间 分辨率很高、幅宽很大的地球同步轨道遥感卫星。下列关于“高分 四号”地球同步卫星的说法中正确的是（ ） A.该卫星定点在北京上空 B.该卫星定点在赤道上空 C.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 D.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
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重点突破
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任务二：人造地球卫星
[例2] 如右图中的圆a、b、c，其圆心均位于地
球的自转轴线上，对卫星环绕地球做匀速圆周运
动而言，以下说法正确的是 (
)
A. 卫星的轨道可能为a
பைடு நூலகம்
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任务三：卫星变轨问题
[例3](多选)2017年4月，我国第一艘货运飞船天舟一 号顺利升空，随后与天宫二号交会对接．假设天舟一 号从B点发射经过椭圆轨道运动到天宫二号的圆轨道上 完成交会，如图所示，A、B两点分别为椭圆轨道的远 地点和近地点．则( )
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任务一：宇宙速度理解
[例1]若取地球的第一宇宙速度为8 km/s,某 行星的质量是地球的6倍,半径是地球的1.5倍, 此行星的第一宇宙速度约为 ( )
A.16 km/s
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