2019年人教版高一物理必修二第六章万有引力与航天 65 宇宙航行 课件(共62张PPT)语文
思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让其
在高轨道上运行，应采取什么措施？
三、变轨
卫星变轨原理
V mA
F引
F引＜F向 F引＞F向
M F引 F向
F引
G
Mm r2
v2 F向 m r
在A点万有引力相同
A点速度—内小外大（在A点看轨迹）
卫星变轨原理
思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让其在 高轨道上运行，应采取什么措施？
2019年7月15日星期一
２、第二宇宙速度（脱离速度）
v2=11.2 km/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 速 度 大 于 1 1 . 2 km/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．
发射装置时的速度。
①宇宙速度均指发射速度 ②第一宇宙速度是在地面发射卫星的最 小速度，也是环绕地球运行的最大速度
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。
v1
GM r
r↗ v↘
探究问题二：
（1）如图所示，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
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．
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度）人造卫星
v1
GM 7.9km/s R
V3=16.7km/s V2=11.2km/s
——虽然“R大，V小”，但这里V 指绕行速度，而非发射速度。 ——因为向轨道发射卫星，火箭 要克服地球引力对它做的功。 轨道越高，要克服引力 做功也多，发射速度越大。
★发射速度与绕行速度
结论:
11.2 km/s>V(发射) ≥7.9km/s km/s>V(运行)
第一宇宙速度是最小的发射速度,也是最大的环绕速度
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 ？
2019年7月15日星期一
地球同步卫星的特点:
1、所有的同步卫星只能分布在赤道正上 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
【例题】 (多选)如图所示,甲、乙、丙是位于同
一直线上的离其他恒星较远的三颗恒星, 甲、丙围
绕乙在半径为R的圆轨道上运行.若三颗星质量均为
M,万有引力常量为G,则( )
A. 甲星所受合外力为
5G M 2 2
B. 乙星所受合外力为 G M 2
R2
C. 甲星和丙星的线速度相同 D. 甲星和丙星的角速度相同
一、人造卫星的发射原理
牛顿设想：抛出速度很大时，物体就不会落回地面
2019年7月15日星期一
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
v 1 r
卫星离地心越远，它运行的速度越小。
一、人造卫星的超重和失重
1、发射和回收阶段
发射 加速上升 超重
回收 减速下降 超重
2、沿圆轨道正常运行
只受重力
a=g
完全失重
与重力有关的现象全部消失
天平 弹簧秤测重 液体压强计 2019年7月15日星期一
二、双星系统
1. 双星是指靠得很近的两个星体, 在相 互引力作用下,形成相互环绕运行的一 个系统. 2. 双星运动的特点: (1) 双星绕它们共同的质量中心做匀速 圆周运动,它们之间的距离保持不变; (2) 双星系统中两颗星的角速度相等.
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。
练习:求同步卫星离地面高度
h
2019年7月15日星期一
练习：
求同步卫星离地面高度
设卫星离地面高度为h
由 GM 地 m卫 (R 地 h)2
近地面的卫星的速度是多少呢？
已 知 ： G 6 .6 7 1 0 1 1 N m 2 /k g 2 R6.37106m M5.891024kg
v1G R M6.67 1 6 0 . 3 1 7 1 1 5 0 .8 6 9 1024m /s7.9km /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。
高度为定值 5.6R地 。
2、对同步卫星：
其r、h、v、ω、T 、g'均为确定值
2019年7月15日星期一
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
2019年7月15日星期一
2019年7月15日星期一
2019年7月15日星期一
2019年7月15日星期一
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。
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
卫星变轨原理
使卫星v2加 ,使 m 速 R22v到 GM R2 m
我们能否发射一颗周 期为80min的卫星？
2019年7月15日星期一
四、人造卫星的超重和失重
1、发射和回收阶段
发射 加速上升 超重
回收 减速下降 超重
2、沿圆轨道正常运行
只受重力
a=g
完全失重
与重力有关的现象全部消失
天平 弹簧秤测重力 液体压强计
2019年7月15日星期一
五、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
卫星在圆轨 道运行速度 V1
R
1
2
V2
mv12 R
G
Mm R2
F引
θ＞900
v 减小
卫星变轨原理
L
v3
F引
mv32 L
G
Mm L2
使
卫
星
进
v4
入
更
v3
高
轨
道
做
圆
周
运 动
使卫星v4， 加使 m 速 L42v到 GM L2 m
讨论:向高轨道发射卫星容易还是向低轨道发射卫星容易？
V GM r大V小 r
2019年7月15日星期一
凡是人造卫星的问题都可从下列关
系去列运动方程，即:
m g = G M m
重力=万有引力
r2
万有引力=向心力
Mm
v2
G r2 m r
式 中 ： rRh
g是 高 空 h处 的 重 力 加 速 度 ， 也 即 a向
求解重力加速度
已知地球质量为M，地球半径 为R，万有引力恒量为G，如果不 考虑地球自转的影响，用以上各 量表示，地球表面的重力加速度 是多少？你能不能求出距地面高 度为h处的重力加速度是多少吗？
必须指向地心
a
各种各样的卫星……
按轨道特点常用分类：
㈠ 近地卫星 轨道半径即地球半径
㈡ 极地卫星 轨道面与赤道面垂直
㈢ 地球同步卫星卫星(通讯卫星)
①轨道平面_____赤__道__平__面
②周期T一定：相对于赤道上某点静止
③ h =___3_6_0_0_0_k_m
（如何求？）
T = ____2_4__h
GM地 r3
(3)由GMr地 2mm4T22r得:T 2
r3 GM地
2019年7月15日星期一
人造卫星的轨道
F1
F2
F
练习：求近地卫星的周期
T 2 r3
GM 地
23.14
6.67
(6.37106 )3 1011 5.981024
s
5 .0 6 1 0 3 s 8 4 .3 m in
1957年10月4日，前苏联发射了 世界上第一颗人造地球卫星 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
2019年7月15日星期一
探究问题一：
以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动不落下？(已知Ｇ=6.67×1011Nm2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km)
g
G
M R2
g
G
M (R h)2
例1:
设地球的质量不变,而地球半径增加为 原来的2倍,那么从地球发射的第一宇 宙速度的大小应为原来的 (B ) A.2 倍 B.1/ 2 倍 C. ½ 倍 D.2倍
例2：
关于宇宙速度，下列说法正确的是：（ A ）
A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的 最小发射速度
的
例题分析
如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上
D 运动的3颗卫星，下列说法正确的是：
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人教版高一物理必修二第六章万有引力与航天 6.5 宇宙航行公开课教学课件共33张PPT含两个视频
2003年2月1日，美国哥伦比亚 号返航时解体，七名航天员全 部遇难。
梦 想 成
真 中国航天大事记
？ 同学们说说有哪些
梦
想中国航天—回顾过去
成 真
1970年4月24日，第一颗人造地球卫星“东方红”1号 发射中国成为世界上第五个发射卫星的国家。
1999年11月20日，第一艘无人飞船“神舟”一号起飞 。
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/8/252021/8/252021/8/252021/8/258/25/2021 •14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年8月25日星期三2021/8/252021/8/252021/8/25 •15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年8月2021/8/252021/8/252021/8/258/25/2021 •16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021/8/252021/8/25August 25, 2021 •17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/8/252021/8/252021/8/252021/8/25
有的国家不允许中国进入国际空间站，中 国就建造自己的空间站。
作为一个发展中国家，我们超越了大部分 发达国家，这充分证明了中华民族的伟大。证明 了中国综合国力的明显提高！
课堂小结
• ⒈宇宙速度 第一宇宙速度：v＝7.9km／s 是卫星发射 的最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度
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
人教版高一物理必修二第六章万有引力和航天：6.5宇宙航行课时1(15张PPT)课件
• 2.同步卫星：
F1
F F2 B
A
规律：
赤道平面
（1）运行周期一定，即同步卫星的公转周期（T）等
于地球的自转周期；
（2）运行平面一定，即同步卫星只能在赤道平面运行；
（3）运行高度一定，即由于T一定，导致其轨道半径r
是一个定值，则卫星距离地面的高度h一定.
课堂训练：
• 3. 关于“亚洲一号”地球同步通讯卫星，下列说
速度，是卫星环绕地球的最大速度； • 2.第二宇宙速度V2=11.2km/s，脱离速度； • 3.第三宇宙速度V3=16.7km/s，逃逸速度； • 二.两种卫星（环绕模型）： • 1.近地卫星：r=R，MmG/R2=mV2/R； • 2.同步卫星：r=R+h，固定平面，固定轨道，固定
周期。
T=2π r3
GM
GM r3
GM an r 2
若G、M未何求解以上问题？
问题指导：阅读教材思考下列问题
• 1.怎样才能使物体脱离地球的表面呢？
设想：可以利用平抛运动，在高山上有一门大炮， 水平发射炮弹，水平初速度越大，则水平位移越大. 由此可知：若初速度达到某一个数值时，炮弹将不 会落到地面，将和月球一样成为绕地运行的卫星.
• （3）据环绕模型规律可知：卫星环绕地球匀速旋 转时，轨道半径越大，线速度越小.线速度最大值 是7.9km/s，即第一宇宙是绕地旋转的最大运行 速度，是近地卫星的运行速度.
• 总结：第一宇宙是最小的发射速度，最大的 环绕速度，是近地卫星的运行速度.
探究: 若卫星的发射速度大于7.9km/s ，会怎
动时的速度，即地球表面附近的环绕速度(环绕速 度最大值)，也是发射一颗卫星需要的最小速度.
• 2. 当卫星的轨道半径r近似等于地球半径R时，这
新人教版物理必修二：第6章《万有引力与航天》章末整合课件(共20张PPT)
mg0＝GRM20m，GM＝g0R02.因此 F 万＝（Rm0R＋20gh0）2，B 项对；选 项 C 的特点是有 g0、ω0 两个量，两式 G 重＝mg，F 向＝mrω2 中的量统一到了一个表达式中，没有距离 h、R0 量，因此结 果中设法消去(R0＋h)一项． m(R0＋h)ω20＝（Rm0R＋20gh0）2，
高中物理·必修2·人教版
第6章万有引力与航天 章末整合
万
大
有
引
力
与
航
天
万 有 引 力 与 航 天
一、处理天体问题的基本思路及规律
1．天体问题的两步求解法 (1)建立一个模型：天体绕中心天体做匀速圆周运动，万有 引力提供向心力，即：F万＝F向． (2)写出两组式子：①GMr2 m＝mvr2＝mω2r＝m2Tπ2r＝ma； ②代换关系：天体表面GRM2m＝mg，空间轨道上GMr2 m＝ma.
受的万有引力小于所需要的向心力，即 GMRm21 ＜mRv221，而在圆 轨道时万有引力等于向心力，即 GMRm12 ＝mRv211，所以 v2＞v1； 同理，由于卫星在转移轨道上 Q 点做近心运动，可知 v3＜v4；
又由人造卫星的线速度 v＝
GM可知 r
v1＞v4，由以上所述可
知选项 D 正确；由于轨道半径 R1＜R2＜R3，因开普勒第三定
图1
A．“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”大
B．“嫦娥二号”环月运行的线速度比“嫦娥一号”小
C．“嫦娥二号”环月运行的向心加速度比“嫦娥一号”大
D．“嫦娥二号”环月运行的向心力与“嫦娥一号”相等
答案 C
解析 根据万有引力提供向心力 GMr2m＝mvr2＝m4Tπ2 2r＝ma 可 得，v＝ GrM，T＝ 4GπM2r3，a＝GrM2 ，又嫦娥一号的轨道半 径大于嫦娥二号的，所以“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦
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第6章万有引力与航天 章末整合
万
大
有
引
力
与
航
天
万 有 引 力 与 航 天
一、处理天体问题的基本思路及规律
1．天体问题的两步求解法 (1)建立一个模型：天体绕中心天体做匀速圆周运动，万有 引力提供向心力，即：F万＝F向． (2)写出两组式子：①GMr2 m＝mvr2＝mω2r＝m2Tπ2r＝ma； ②代换关系：天体表面GRM2m＝mg，空间轨道上GMr2 m＝ma.
受的万有引力小于所需要的向心力，即 GMRm21 ＜mRv221，而在圆 轨道时万有引力等于向心力，即 GMRm12 ＝mRv211，所以 v2＞v1； 同理，由于卫星在转移轨道上 Q 点做近心运动，可知 v3＜v4；
又由人造卫星的线速度 v＝
GM可知 r
v1＞v4，由以上所述可
知选项 D 正确；由于轨道半径 R1＜R2＜R3，因开普勒第三定
图1
A．“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”大
B．“嫦娥二号”环月运行的线速度比“嫦娥一号”小
C．“嫦娥二号”环月运行的向心加速度比“嫦娥一号”大
D．“嫦娥二号”环月运行的向心力与“嫦娥一号”相等
答案 C
解析 根据万有引力提供向心力 GMr2m＝mvr2＝m4Tπ2 2r＝ma 可 得，v＝ GrM，T＝ 4GπM2r3，a＝GrM2 ，又嫦娥一号的轨道半 径大于嫦娥二号的，所以“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦
人教版物理必修二课件：6.5《宇宙航行》
如果人造地球卫星进入地面附近的轨 道速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s， 它绕地球运动的轨迹是椭圆。
使卫星能够逃离 地球的引力作用 的卫ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ发射速度 第二宇宙速度： 11.2km/s
当物体的速度大于或等 于11.2km/s时，卫星就 会挣脱地球的引力束缚， 不再绕地球运行，而是 飞向太阳系的其它空间 中去。我们把这个速度 叫第二宇宙速度。
使卫星能够逃离 太阳的引力作用 的卫星发射速度 第三宇宙速度: 16.7km/s
如果物体的速度等 于或大于16.7km/s， 物体就摆脱了太阳 引力的束缚，飞到 太阳系以外的宇宙 空间去
近地卫星、 同步卫星、 月球三者 比较
同 步 卫 星
h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/s T=24h
宙速度。
第一宇宙速度
1、速度公式 v GM v 7.9km/ s
2、说明：
r
(1)公式中每个字母的物理意义
M表示地球质量，r表示地球半径，v 表示第一宇宙速度
(2)第一宇宙速度为在地面发射卫星的最 小速度，也是环绕地球运行的线速度
（3）第一宇宙速度为使卫星恰能够围绕 地球做圆周运动的发射速度
高中物理课件
灿若寒星整理制作
第六章 万有引力与航天
1、万有引力定律的两种应用:
Mm v2
G
r2
m r
G
Mm r2
mg
2、处理匀速圆周运动问题的关键
向心力的来源
3、地球为什么绕太阳运动？
太阳对地球的万有引力提供了地 球做圆周运动的向心力
设地球质量为M，被抛出去的物体的质 量为m，物体绕地球运行的轨道半径为 r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动 的物体的速度v如何推算？
使卫星能够逃离 地球的引力作用 的卫ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ发射速度 第二宇宙速度： 11.2km/s
当物体的速度大于或等 于11.2km/s时，卫星就 会挣脱地球的引力束缚， 不再绕地球运行，而是 飞向太阳系的其它空间 中去。我们把这个速度 叫第二宇宙速度。
使卫星能够逃离 太阳的引力作用 的卫星发射速度 第三宇宙速度: 16.7km/s
如果物体的速度等 于或大于16.7km/s， 物体就摆脱了太阳 引力的束缚，飞到 太阳系以外的宇宙 空间去
近地卫星、 同步卫星、 月球三者 比较
同 步 卫 星
h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/s T=24h
宙速度。
第一宇宙速度
1、速度公式 v GM v 7.9km/ s
2、说明：
r
(1)公式中每个字母的物理意义
M表示地球质量，r表示地球半径，v 表示第一宇宙速度
(2)第一宇宙速度为在地面发射卫星的最 小速度，也是环绕地球运行的线速度
（3）第一宇宙速度为使卫星恰能够围绕 地球做圆周运动的发射速度
高中物理课件
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第六章 万有引力与航天
1、万有引力定律的两种应用:
Mm v2
G
r2
m r
G
Mm r2
mg
2、处理匀速圆周运动问题的关键
向心力的来源
3、地球为什么绕太阳运动？
太阳对地球的万有引力提供了地 球做圆周运动的向心力
设地球质量为M，被抛出去的物体的质 量为m，物体绕地球运行的轨道半径为 r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动 的物体的速度v如何推算？
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
高中物理-必修2-第六章万有引力与航天 第5节宇宙航行公开课精品课件
任务圆满完成。
高 中 物 理 ppt
高中物理 必修2 第六章 万有引力与航天
第五章 曲线运动 第1节 曲线运动
常考题型
题组一 卫星运行参量的分析与比较
题1 [多选］有两颗质量相同的人造卫星A、B，其轨道半径分别为RA、RB，RA∶RB=1∶4，那么下列判
断中正确的有（ ）
A. 它们的运行周期之比TA∶TB=1∶8
2019年1月3日，嫦娥四号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的预选着陆区，
就 月球车“玉兔二号”到达月面开始巡视探测。
2019年7月19日21时06分，天宫二号空间实验室受控离轨并再入大气层，少量残骸落入南太
平洋预定安全海域。天宫二号受控再入大气层，标志着中国载人航天工程空间实验室阶段全部
为原来的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. 2 C. 1 D.2倍
2
2
题7 已知地球两极处的重力加速度为g，赤
道上的物体随地球做匀速圆周运动的向心加
速度为a、周期为T，由此可知地球的第一宇
宙速度为（ C ）
A. aT
2
gT
B. 2
T ag
C. 2
高中物理 必修2 第六章 万有引力与航天
第五章 曲线运动 第1节 曲线运动
2016年9月15日22时04分12秒，天宫二号空间实验室在酒泉卫星发射中心发射。
我 2016年10月19日凌晨，神州十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功。航天员景海鹏、陈东 国 进入天宫二号。 的 2017年9月17日15时29分，地面发送指令，天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室实施分 航 离。 天 2018年9月15日，天宫二号空间实验室已圆满完成2年在轨飞行和各项试验任务，天宫二号平 成 台及装载的应用载荷功能正常、状态良好。为进一步发挥空间应用效益。
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高中物理 必修2 第六章 万有引力与航天
第五章 曲线运动 第1节 曲线运动
常考题型
题组一 卫星运行参量的分析与比较
题1 [多选］有两颗质量相同的人造卫星A、B，其轨道半径分别为RA、RB，RA∶RB=1∶4，那么下列判
断中正确的有（ ）
A. 它们的运行周期之比TA∶TB=1∶8
2019年1月3日，嫦娥四号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的预选着陆区，
就 月球车“玉兔二号”到达月面开始巡视探测。
2019年7月19日21时06分，天宫二号空间实验室受控离轨并再入大气层，少量残骸落入南太
平洋预定安全海域。天宫二号受控再入大气层，标志着中国载人航天工程空间实验室阶段全部
为原来的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. 2 C. 1 D.2倍
2
2
题7 已知地球两极处的重力加速度为g，赤
道上的物体随地球做匀速圆周运动的向心加
速度为a、周期为T，由此可知地球的第一宇
宙速度为（ C ）
A. aT
2
gT
B. 2
T ag
C. 2
高中物理 必修2 第六章 万有引力与航天
第五章 曲线运动 第1节 曲线运动
2016年9月15日22时04分12秒，天宫二号空间实验室在酒泉卫星发射中心发射。
我 2016年10月19日凌晨，神州十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功。航天员景海鹏、陈东 国 进入天宫二号。 的 2017年9月17日15时29分，地面发送指令，天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室实施分 航 离。 天 2018年9月15日，天宫二号空间实验室已圆满完成2年在轨飞行和各项试验任务，天宫二号平 成 台及装载的应用载荷功能正常、状态良好。为进一步发挥空间应用效益。
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．
高一物理必修2第六章万有引力和航天第5节宇宙航行课件(共22张PPT)
7.中国计划2020年左右建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。 北斗卫星导航系统由5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星 (离地高度约21000km)及其它轨道卫星共35颗组成。则（C ） A.静止轨道卫星指相对地表静止， 其可定位在杭州正上空 B.中地球轨道卫星周期等于24小时 C.中地球轨道卫星比同步卫星速度更快 D.静止轨道卫星的发射速度小于第一宇宙速度
7．中已五次发射载人飞船。神舟系列卫星的成功发射和 探月工程，标志着我国已成为航天大国。
同步地球卫星
1．地球同步卫星相对地面是静止不动的，其运转周期与 地球的自转周期相同，且T=24h； 2．要与地球同步，卫星的轨道平面必须与赤道在同一平 面内，即同步卫星一定在赤道正上方。 3．由于同步卫星的周期已确定，则同步卫星的轨道半径、 线速度大小、角速度及向心加速度大小都是确定的。
高一物理必修2 第六章万有引力与航天
第5节宇宙航行
包头市百灵庙中学 史殿斌
宇宙速度
1．关于发射卫星的问题，牛顿在思考万有引力定律时就曾 想过，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，如图所示。
2．现在我们就来计算，需要多大的速度物体才能不落回地 球，而是像卫星一样绕地球做匀速圆周运动？
T= 4 2r3 GM = 4 2r3 gR2 ,an=GM/r2=gR2/r2
4.由以上表达式可知人造地球卫星绕行的线速度v、角速度ω、 周期T、向心加速度an只与运行的轨道半径有关，随轨道半径 的增大人造卫星的线速度v、角速度ω、向心加速度an都减小， 周期T增大。可总结为：高轨低速大周期。当人造地球卫星运 行的轨道半径等于地球的半径时，此时的半径最小，运行的 速度最大（7.9km/s），周期最小（约84.3min）。
高一物理必修二课件：6.5宇宙航行
m
v2 r
，得v=
GM，即v∝
r
1，则r减小时，v增大.
r
由
G
Mm r2
mr(
2 T
)2，
得T=
4 2r3，则r减小时，T减小。故选C GM
练习
1.关于第一宇宙速度，下列的说法中正确的B是C(
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
一
宇 方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力
宙
速 度
GMm R2
m
v2 R
,
v
GM R
方法二：地表附近，重力近似等于万有引力
GMm
mg
m
vgR22
v
GM,
,
7.9km/ s
R2
R
g=9.8m/s2，R=6400km，代入数据得：v 7.9km / s
探 究 1、第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s． 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
宇航员出舱
地球是人类的摇篮，但是人类不会永远生活在
摇篮里。
——齐奥尔科夫斯基
练习
2. 如图所示，a、b、c是地球大气层外
圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、bb 质量相
BD
同，且小于c的质量，则（
）
a
A . b所需向心力最大
B . b、c周期相等，且大于a周期
地球
c
C . b、c向心加速度相等，且大于a的向心加速度
D . b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度
人教版高一物理必修二第六章万有引力和航天：6.5宇宙航行 课时2(11张PPT)课件
圆周运动的位置如图所示，A代表“天宫一号”，B代表
“神舟八号”，虚线为各自的轨道．由此可以判定
C( )
• A.“天宫一号”发射速度应
• 大于第二宇宙速度
• B.“天宫一号”的运行速度
• 大于第一宇宙速度
• C.“天宫一号”的周期大于
• “神舟八号”的周期
• D.“神舟八号”减速后有可能
• 与“天宫一号”实现对接
• 2.同步卫星：
• (1)轨道平面位于__赤__道__平___面_____； • (2)所有同步卫星离地面的高度__相__同___； • (3)同步卫星的_公___转__周期等于地球的_自___转__周期；
回顾练习：设地球的质量为M，半径为R，自转角
速度为ω，万有引力常量为G，地球表面重力加
速度为g，同步卫星的质量为m，离地心的距离
6.5 宇宙航行
第二课时
学习目标：
1.了解卫星变轨过程，知道相切点的变化规律. 2.理解卫星的运行速度与轨道半径的关系
知识回顾：
• 1.第一宇宙速度：
• 由于r=R，由牛顿第二定律：M__G_/_R_2_=_V_1_2_/_R_可得： V1=_√__M_G_/_R___=__7_._9_km/s；
向心
F Fn V4
V3
4.在远地点对卫星进行一 次加速，使卫星所受万有 引力刚好等于其所需要的 向心力，卫星的轨道由椭 圆轨道突变为高轨圆轨道；
思考与讨论：
规律总结：
• 1.卫星在近地点轨道由圆突变为 椭圆时，速度在一瞬间增大，其 所受的引力是否会随之增大？卫 星从高轨圆轨道回到低轨圆轨道 时在远地点速度会减少，其所受 的引力是否会减少？
• 2. பைடு நூலகம்国“嫦娥二号”探月卫星于2010年10月成功 发射．在“嫦娥二号”卫星奔月过程中，在月球上 空有一次变轨过程，是由椭圆轨道A变为近月圆形 轨道B，A、B两轨道相切于P点，如图所示．探月卫 星先后沿A、B轨道运动经过P点时，下列说法正确
“神舟八号”，虚线为各自的轨道．由此可以判定
C( )
• A.“天宫一号”发射速度应
• 大于第二宇宙速度
• B.“天宫一号”的运行速度
• 大于第一宇宙速度
• C.“天宫一号”的周期大于
• “神舟八号”的周期
• D.“神舟八号”减速后有可能
• 与“天宫一号”实现对接
• 2.同步卫星：
• (1)轨道平面位于__赤__道__平___面_____； • (2)所有同步卫星离地面的高度__相__同___； • (3)同步卫星的_公___转__周期等于地球的_自___转__周期；
回顾练习：设地球的质量为M，半径为R，自转角
速度为ω，万有引力常量为G，地球表面重力加
速度为g，同步卫星的质量为m，离地心的距离
6.5 宇宙航行
第二课时
学习目标：
1.了解卫星变轨过程，知道相切点的变化规律. 2.理解卫星的运行速度与轨道半径的关系
知识回顾：
• 1.第一宇宙速度：
• 由于r=R，由牛顿第二定律：M__G_/_R_2_=_V_1_2_/_R_可得： V1=_√__M_G_/_R___=__7_._9_km/s；
向心
F Fn V4
V3
4.在远地点对卫星进行一 次加速，使卫星所受万有 引力刚好等于其所需要的 向心力，卫星的轨道由椭 圆轨道突变为高轨圆轨道；
思考与讨论：
规律总结：
• 1.卫星在近地点轨道由圆突变为 椭圆时，速度在一瞬间增大，其 所受的引力是否会随之增大？卫 星从高轨圆轨道回到低轨圆轨道 时在远地点速度会减少，其所受 的引力是否会减少？
• 2. பைடு நூலகம்国“嫦娥二号”探月卫星于2010年10月成功 发射．在“嫦娥二号”卫星奔月过程中，在月球上 空有一次变轨过程，是由椭圆轨道A变为近月圆形 轨道B，A、B两轨道相切于P点，如图所示．探月卫 星先后沿A、B轨道运动经过P点时，下列说法正确