【最新】人教版物理必修二6.5 宇宙航行 课件 (共58张PPT)
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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
§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 (共39张)PPT课件
为r，求该卫星运行速度v。
近地卫星的运行速度是多大呢？
已 知 ： G 6 .6 7 1 0 1 1 N m 2 /k g 2 R6.37106m M5.891024kg
v m/s GM R
6.6710115.891024 6.4106
7.9km/s
2020/10/1
14
近地卫星的运行速度是多大呢？
2020/10/1
32
课堂小结：
33
练习：
34
35
2.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地面的高度是一样的
36
37
38
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
40
设卫星离地面高度为h
由 GM 地 m卫 (R 地 h)2
m卫
(
2
T
)2
(R
地
h)h
3
解得h
GM 地T 2
4 2
R地
3.6 104 km
5.6R地
地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h ？
2020/10/1
30
2020/10/1
31
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。
10
2020年10月1日星期四
我国在1970年4月20日 发射了第一颗人造地球 卫星
2003年10月15日，神州五号 载人宇宙飞船发射升空
11
近地卫星的运行速度是多大呢？
已 知 ： G 6 .6 7 1 0 1 1 N m 2 /k g 2 R6.37106m M5.891024kg
v m/s GM R
6.6710115.891024 6.4106
7.9km/s
2020/10/1
14
近地卫星的运行速度是多大呢？
2020/10/1
32
课堂小结：
33
练习：
34
35
2.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地面的高度是一样的
36
37
38
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
40
设卫星离地面高度为h
由 GM 地 m卫 (R 地 h)2
m卫
(
2
T
)2
(R
地
h)h
3
解得h
GM 地T 2
4 2
R地
3.6 104 km
5.6R地
地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h ？
2020/10/1
30
2020/10/1
31
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。
10
2020年10月1日星期四
我国在1970年4月20日 发射了第一颗人造地球 卫星
2003年10月15日，神州五号 载人宇宙飞船发射升空
11
人教版高中物理必修二6.5《宇宙航行》ppt课件1
地球
例3. 人造卫星以地心为圆心做匀速圆周运动，下列说
法正确的是（
B）
A. 半径越大，速率越大，周期越小
B. 半径越大，速率越小，周期越大 C. 所有卫星的角速度均相同，与半径无关 D. 所有卫星的速率均相同，与半径无关
1.卫星轨道的圆心在哪儿？
在地心上
2.现在有几种卫星？
按用途分类:通信卫星;气象卫星 按轨道分类:极地卫星;赤道卫星;其他卫星
合牛顿运动定律自己推导第一宇宙速度。然后大家讨论第二、
第三宇宙速度的物理意义，区别环绕速度与发射速度。顺着这 个思路大家推导人造卫星的速度、角速度、周期、加速度等公
式。介绍人类的各种卫星，理解并推导同步卫星的规律。每个
环节进行同步训练，及时反馈教学情况。在“梦想成真”栏目 里，简述人类航天事业的发展简史。最后在“科学漫步”栏目 里，介绍黑洞的有关知识。
v= GM = 7.9 km/s R
如果不知道地球的质量，但知道地球表面的重力加速
度 g，如何求宇宙第一速度 v ？
Mm v2 由 G 2 m R R
则v
和 gR 2 GM
gR 9.8 6.4 106 m s 7.9 103 m s 7.9 km s
由此可见，v = 7.9 km/s，这就是物体在地面附近绕 地球做匀速圆周运动所必须具备的最小发射速度，称为
点位速 较移度 远大大 ，的 落水 地平
A B
C
D
如果被抛出物体的速度足够大，物体的运动情 形又如何呢？
牛顿的猜想
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，如果速度
足够大， 物体就不再落到地面上来， 它将绕地球运动，成为一颗人造地球
人教版高中物理必修2第六章 第五节 宇宙航行课件.ppt
►变式应用
1．(多选)设地球的半径为 R，质量为 m 的卫星在距离地面高为
2R 处做匀速圆周运动，地面的重力加速度为 g，则(AC)
A．卫星的线速度为
gR 3
B．卫星的角速度为
g 8R
C．卫星做圆周运动所需的向心力为R g
题型 2 第一宇宙速度
例 2 我国已发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”．设
►变式应用
2．假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来的半径的 2
倍．那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的(B)
A. 2倍
B. 1 倍 2
C.12倍
D．2 倍
解析：因第一宇宙速度即为地球的近地卫星的线速度，此时卫星 的轨道半径可近似的认为是地球的半径，且地球对卫星的万有引力充 当向心力．故公式GRM2m＝mRv2成立，所以解得：v＝ GRM.因此， 当 M 不变，R 增加到 2R 时，v 减小到原来的 1 倍．即正确的选项
来的
2 2
问题二 近地卫星、同步卫星和赤道上随地球自转的物体三种匀 速圆周运动有何异同？
1．轨道半径：近地卫星与赤道上物体的轨道半径相同，同步卫 星的轨道半径较大，r 同>r 近＝r 物．
2．运行周期：同步卫星与赤道上的物体的运行周期相同．由 T ＝2π GrM3 可知，近地卫星的周期要小于同步卫星的周期，T 近<T 同＝T 物．
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，月球的半径约为地球半径的14，地球上的第一宇宙速度约
为 7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为( )
A．0.4 km/s
B．1.8 km/s
C．11 km/s
新人教版高中物理必修二第六章第五节宇宙航行课件 (共51张PPT)
4．梦想成真． 1957 年 10 月，苏联成功发射了第一颗人造地球卫星． 1969 年 7 月，美国“阿波罗 11 号”登上月球． 2003 年 10 月 15 日，我国航天员杨利伟踏入太空． 2010 年 10 月 1 日，我国的“嫦娥二号”探月卫星发 射成功． 2013 年 6 月 11 日，我国的“神舟十号”飞船发射成 功．
结合选项 C 知选项 D 错误．本题正确选项为 A、B、 C.
答案：ABC
2．(多选)三颗人造地球卫星 A、B、C 绕地球做匀速 圆周运动，如图所示，已知 mA＝mB＜mC，则对于三颗卫 星，正确的是( )
A．运行线速度关系为 vA＞vB＝vC B．运行周期关系为 TA＜TB＝TC
C．向心力大小关系为 FA＝FB＜FC D．半径与周期关系为RT2A3A＝RT2B3B＝RT2C3C 解析：由 GMr2m＝mvr2得 v＝ GrM，所以 vA＞vB＝
1.第一宇宙速度的理解. 2.人造卫星的线速度、角 速度、周期与半径的关 系.
知识点 宇宙航行
提炼知识 1．牛顿的“卫星设想”． 如图所示，当物体的初速度足够大时， 它将会围绕地球旋转而不再落回地面，成为 一颗绕地球转动的人造卫星．
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万有引力提供，即 GMr2m＝_m_v_r2，
1．人造卫星的 an、v、ω、T 由地球的质量 M 和卫星 的轨道半径 r 决定，当 r 确定后，卫星的 an、v、ω、T 便 确定了，与卫星的质量、形状等因素无关，当人造卫星的 轨道半径 r 发生变化时，其 an、v、ω、T 都会随之改变．
2．在处理人造卫星的 an、v、ω、T 与半径 r 的关系 问题时，常用公式“gR2＝GM”来替换出地球的质量 M， 会使问题解决起来更方便．
人教版高中物理必修二第六章第五节宇宙航行课件(共47张PPT)
这就需要看卫星的发射速度，而不是运行速度。
分析 当在地面附近绕地球运行，轨道半径r即为地球半径R
G
Mm R2
=
mV 2 R
v = GM R
人造卫星发射速度与运行速度
（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，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射 物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度， 进入运动轨道．
卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有 的速度——第一宇宙速度 。 要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度 必须大于7.9km/s 。但所有卫星的环绕速度（在轨道 上的速度）都必须小于7.9Km/s。所以第一宇宙速度是：
最小的发射速度 ， 最大的环绕速度。（半径最小）
练习3、人造卫星在地球表面做圆周 运动的周期T.
大小：v=16.7km/s 意义：以这个速度发射，物 体刚好能摆脱太阳引力的束 缚而飞到太阳系以外，也叫 逃逸速度。
注意：发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星 绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。如果发射速度 大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到 太阳系以外的空间。
（5）离地面越高，向心加速度越 小
高轨道上运 行的卫星， 线速度小、 角速度小， 周期长。
一、牛顿的设想
从 高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地 点也就一次比一次远。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。
地 球
以平抛运动为模型的推理过程
牛顿人造卫星原理图
需要给物体以多大的速度，它才会不落回到地面呢?
宇宙速度
环绕速度： 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度。
发射速度： 指被发射物体刚刚被射入轨道的初速度。
分析 当在地面附近绕地球运行，轨道半径r即为地球半径R
G
Mm R2
=
mV 2 R
v = GM R
人造卫星发射速度与运行速度
（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，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射 物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度， 进入运动轨道．
卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有 的速度——第一宇宙速度 。 要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度 必须大于7.9km/s 。但所有卫星的环绕速度（在轨道 上的速度）都必须小于7.9Km/s。所以第一宇宙速度是：
最小的发射速度 ， 最大的环绕速度。（半径最小）
练习3、人造卫星在地球表面做圆周 运动的周期T.
大小：v=16.7km/s 意义：以这个速度发射，物 体刚好能摆脱太阳引力的束 缚而飞到太阳系以外，也叫 逃逸速度。
注意：发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星 绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。如果发射速度 大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到 太阳系以外的空间。
（5）离地面越高，向心加速度越 小
高轨道上运 行的卫星， 线速度小、 角速度小， 周期长。
一、牛顿的设想
从 高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地 点也就一次比一次远。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。
地 球
以平抛运动为模型的推理过程
牛顿人造卫星原理图
需要给物体以多大的速度，它才会不落回到地面呢?
宇宙速度
环绕速度： 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度。
发射速度： 指被发射物体刚刚被射入轨道的初速度。
人教版高一物理必修2第六章：6.5宇宙航行 课件
18
2.对接： 航天飞船与宇宙空间站的“对接”实际上就是 两个做匀速圆周运动的物体追赶问题，本质仍
然是卫星的变轨运行问题。
19
2.两卫类星变轨变轨的实离质心运动
近心运动
变轨起因 卫星速度突然增大
卫星速度突然减小
受力分析
Mm v2 G r2 <m r
Mm v2 G r2 >m r
变为椭圆轨道运动或在 变为椭圆轨道运动或在 变轨结果
B.b 与 c 的周期之比为Rr
R r
BC C.a 与 c 的线速度大小之比为Rr
D.a 与 c 的线速度大小之比为
R r
解析 b、c 均为地球的卫星，有 GMr2m＝m4Tπ22r，整理得 T＝2π GrM3 ，则 b、c 的 周期之比为TTbc＝ Rr33＝Rr Rr ，A 错，B 正确；由于 a、c 具有相同的角速度，则由 v＝ωr，可知 a、c 的线速度之比为vvac＝Rr ，选项 C 正确，D 错误。 17
速度为 16．7×103m/s，月球到地球中心的距离为 3．84×108m，
假设地球赤道上有一棵苹果树长到了接近月球那么高，则当苹
D 果脱离苹果树后，将 (
)
A．落向地面
B．成为地球的同步“苹果卫星”
C．成为地球的“苹果月亮”
D．飞向茫茫宇宙
3
变式训练
“嫦娥三号”(“玉兔”号月球车和着陆器)以近似为零的速 度实现了月面软着陆。下图为“嫦娥三号”运行的轨道示意图。
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。
6
2．人造卫星做圆周运动问题的分析思路 (1)卫星的动力学规律 由万有引力提供向心力 GMr2m＝ma 向＝mvr2＝mω2r＝m4Tπ22r
2.对接： 航天飞船与宇宙空间站的“对接”实际上就是 两个做匀速圆周运动的物体追赶问题，本质仍
然是卫星的变轨运行问题。
19
2.两卫类星变轨变轨的实离质心运动
近心运动
变轨起因 卫星速度突然增大
卫星速度突然减小
受力分析
Mm v2 G r2 <m r
Mm v2 G r2 >m r
变为椭圆轨道运动或在 变为椭圆轨道运动或在 变轨结果
B.b 与 c 的周期之比为Rr
R r
BC C.a 与 c 的线速度大小之比为Rr
D.a 与 c 的线速度大小之比为
R r
解析 b、c 均为地球的卫星，有 GMr2m＝m4Tπ22r，整理得 T＝2π GrM3 ，则 b、c 的 周期之比为TTbc＝ Rr33＝Rr Rr ，A 错，B 正确；由于 a、c 具有相同的角速度，则由 v＝ωr，可知 a、c 的线速度之比为vvac＝Rr ，选项 C 正确，D 错误。 17
速度为 16．7×103m/s，月球到地球中心的距离为 3．84×108m，
假设地球赤道上有一棵苹果树长到了接近月球那么高，则当苹
D 果脱离苹果树后，将 (
)
A．落向地面
B．成为地球的同步“苹果卫星”
C．成为地球的“苹果月亮”
D．飞向茫茫宇宙
3
变式训练
“嫦娥三号”(“玉兔”号月球车和着陆器)以近似为零的速 度实现了月面软着陆。下图为“嫦娥三号”运行的轨道示意图。
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。
6
2．人造卫星做圆周运动问题的分析思路 (1)卫星的动力学规律 由万有引力提供向心力 GMr2m＝ma 向＝mvr2＝mω2r＝m4Tπ22r
人教版高一物理必修2第章六第5节宇宙航行课件
二、宇宙速度
1.卫星环绕地球运转的动力学方程是什么？
2.人造卫星绕地球运转时速度究竟有多大呢？
答案
1.动力学方程：F引=F心
2.由于卫星运动所需的向r
v GM r
可见：卫星轨道半径越大即离地心越远，它的运行速度越小。
对于靠近地面运行的卫星，即近地卫星 (方法1）可认为轨道半径近似等于地球半径R
第一宇宙速度（环绕速度）：
是人造卫星近地环绕地球做匀速 圆周运动必须具有的速度，是人造卫 星的最小发射速度，最大环绕速度。
V=7.9km/s
对第一宇宙速度的理解：
卫星绕地球运行的轨道最低时为近地卫星， 此时卫星的轨道半径近似等于地球半径R，由速 度公式可知，此时卫星运行速度最大，所以又
叫最大环绕速度。
3.若抛出速度足够大，物体飞行的距离也很大，由于地是一个圆 球体，故物体不会再落回地面，由于此时物体已具有速度，且地 球对它的引力提供绕地运行的向心力，所以物体将要绕地运行。
牛顿设想卫星发射原理 1.如果在地面上抛出一个物体时速度足够大，
那么它将不再落回地面，而成为一个绕地 球运转的卫星。
2.发射速度越大，人造卫星的运转轨道越 大，即离地面越远。
5.宇宙航行
一、人造卫星
问题
1 .在地面上抛出的物体为什么要落回地面？
2.月球也要受到地球引力的作用，为什么月球不会落到地面上 来？ 3.若抛出物体的水平速度足够大，物体将会怎样？
结论
1.在地面上抛出的物体，由于受到地球引力的作用，所以最终
要落回地面。 2.月球绕地球沿近似圆轨道运动，月球受到的地球引力用来提供 绕地运转的向心力，故月球不会落到地球上。
发射卫星时，发射的轨道越高，需克服地球引 力做功越多，所以发射近地卫星时，克服地球引 力做功最少，所需的发射速度也就最小，所以第
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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.
R R
2 2 2 1
D.
R2 R1
§6.5 宇宙航行
近地卫星
近地卫星是指卫星的轨道半径近似等于地球半径。
近地卫星的速度是多少呢？
已知：G 6.67 1011 N m2 / kg 2 24 6 M 5.89 10 kg R 6.37 10 m
第六章 万有引力与航天
§6.5 宇宙航行
§6.5 宇宙航行
300多年前，牛顿提出设想：从高山上 水平抛出的物体速度一次比一次大时， 落地点就一次比一次远。如果物体速度 足够大，物体就永远不会再落回地面它 将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动 的人造地球卫星，简称人造卫星。
那么这个速度需要多大呢？
§6.5 宇宙航行
得：Ｔ＝
可见：卫星运动情况(a、V 、ω 、T )是由 r 惟 一决定
§6.5 宇宙航行
练习：对于绕地球运动的人造卫星
小 （1）离地面越高，线速度越——
（2）离地面越高，周期越—— 长 （3）离地面越高，角速度越—— 小 （4）离地面越高，向心加速度越小 —
小 （5）离地面越高，向心力越——
§6.5 宇宙航行
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
3、同步卫星的应用：主要用于通信
3颗同步卫星可实现全球覆盖
所 以 也 叫 通 信 卫 星
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
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。
2017年6月6日星期二
人造地球卫星的运动规律
v1>v2=v3>v4
T1<T2=T3<T4
1
3 2
ω1>ω2=ω3>ω4
4
§6.5 宇宙航行
课堂训练
两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上 运行，它们的质量不相等，轨道半径之 比r1:r2=1:4,则它们的 GM (1)线速度大小之比 v1:v2= 2 : 1 v
r
(2)周期之比
各种各样的卫星……
§6.5 宇宙航行
人造地球卫星
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。
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
§6.5 宇宙航行
记忆口诀：“一定而四定”
G M m =ma r2 Mm v2 G 2 =m r r Mm G 2 =mω2r r
人造卫星运动的线速度、角速度、向心加速度和周期：
(1)由 (2)由
(3)由
得：a＝ 得：ｖ＝
得：ω＝
GM r2
GM r
GM 3 r
4π2r3
GM
2 ２ π M m (4)由 G 2 =m( ) r r T
1957年10月，苏联发射 第一颗人造地球卫星。 1961年4月12日苏联空军 少校加加林乘坐“东方 一号”载人飞船进入太 空，飞船绕地飞行一圈， 历时108min，铸就了人 类进入太空的丰碑。
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
T1:T2 = 1 : 8
r3 T 2 GM
§6.5 宇宙航行
课堂训练
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
法二：v1 gR 7.9km / s
2、第二宇宙速度： (脱离速度)
v2 11.2km / s
地球
V1=7.9km/s
→人造行星
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
2017年6月6日星期二
概念辨析 发射速度和运行速度
6 3
5.06 10 s 84.3min
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我们能否发射一颗周 期为80min的卫星？
2017年6月6日星期二
§6.5 宇宙航行
人造卫星的发射原理
2017年6月6日星期二
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
GM v1 7.9km / s R
V3=16.7km/s V2=11.2km/s
第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小 发射速度，也是环绕地球运行的最大环 绕速度。 1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开
发射装置时的速度。
2、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。
GM v1 r
r↗ v↘
§6.5 宇宙航卫星，是相对于地面静止 的和地球具有相同周期的卫星，同步卫 星必须位于赤道平面内，且到地面的高 度一定。 T固定