高中物理人教版(2019新教材)必修第二册教学课件：第七章万有引力与宇宙航行 第1节行星的运动(共18张PPT)
2.开普勒第二定律（面积定律）
对于每一个行星而言，
太阳和行星的联线近 在
远 处
处
慢
相等的时间内扫过快 相
等的面积。
3.开普勒第三定律（周期定律）
所有行星的轨道的半长轴 的三次方跟公转周期的二 次R3方 的k 比值都相等。
T2
说明：①行星绕太阳的运动都符合上述表达式，如地
都绕太阳转动时有：
，比值k是一个与行
【特别提醒】 （1）开普勒行星运动 定律也适用于其他天体 的运动，如月球（或人 造卫星）绕地球的运动， 卫星绕行星的运动。 （2）开普勒第二定律 与第三定律的区别：前 者揭示的是同一行星在 距太阳不同距离时运动 快慢的规律，后者揭示 的是不同行星运动快慢 的规律。
题2［2019·东北师大附中高一检测］太阳系有八大行星，八大行星离 太阳的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同。下列反映公转周期D与 行星轨道半长轴的关系图像中正确的是（ ）
2. 德国物理学家开普勒的研究.
总结了他的导师第谷的全部观测资料， 在他最初研究时，他得到的结果与第 谷的观察数据相不一致，开普勒想,误 差可能就是认为行星绕太阳做匀速圆 周运动
造成的.后来他花了四年时间一遍一遍
定律：开普勒三定律
1.开普勒第一定律（轨道定律）
所有的行星围绕太阳运动 的轨道都是椭圆，太阳处 在所有椭圆的一个焦点上。
A
B
C
D
题3［2019·河北成安一中高一检测］对于开普勒行Ta32 星运动的规律 =k，D以下理解正确的是（ ）
A. k是一个与行星质量有关的量
B. 若地球绕太阳运转轨道的半长轴为a地，周期为T地；月球绕地球运
转轨道的半Ta长地地32 轴Ta月月32为a月，周期为T月，则
=
C. T表示行星运动的自转周期
关的物理量，只与中心天体有关。 ②对于同一个行星的不同卫星，它们也符合此运动规
常考题型
题组一 对开普勒行星运动定律的理解 题1 ［2019·四川双流中学高三模拟］［多选］根据 开普勒行星运动定律，以下说法中正确的是
（） A. 行星沿椭圆轨道运动，在远日点的速度最大，近 日点的速度最小 B. 行星沿椭圆轨道运动，在远日点的速度最小，近 日点的速度最大 C. 行星运动的速度大小是不变的 D. 行星的运动是变速曲线运动 【解析】 A、C错，B对：在行星运动时，行星和 太阳的连线，在相等的时间内，扫过相等的面积， 故远日点速度小，近日点速度大。
= ，解得 = = ，选项C正确。
【答案】 C
开普勒第三定律的 应用方法 1.应用开普勒第三定 律求解涉及椭圆轨道、 运动周期相关问题的 步骤： （1）判断两个行星 的中心天体是否相同， 只有对同一个中心天 体开普勒第三定律才 能适用； （2）明确题中给出 的周期或半径关系； （3）根据开普勒第 三定律列式求解。 2.如果将椭圆轨道近 似按圆轨道处理，那 么开普勒第三定律中 椭圆的半长轴即近似 为圆的半径。
题4 某人造卫星的近地点高度是h1=439 km，远地点高度是
h2=2 384 km，则近地点处卫星的速率与远地点处卫星速率
的比值是多少（已知R地=6 400 km）？
【解析】如图所示，近地点在B点，远地点在P点，当时间Δt
很小时，可认为卫星在B点附近和在P点附近的速率不变。 卫星在近地点的12速度用v1表示，12 在远地点的速度用v2表示， 由开vv12普 RR勒地地 第hh12 二定律得弧Svv12 ABCF=弧SMPNF，即 v1Δt（R地+h1）=
径r1=19 600 km，公转周期
T1=6.39天。2005年，天文学家
新发现两颗冥王星的小卫星，其
中一B颗的公转轨道半径r2=48
000 km，则它的公转周期T2最
接近（ ）
A.15天
B.25天
C.35天
D.45天
内容小结
本节学习的是开普勒行星运动的三定律，其中第一 定律反映了行星运动的轨迹是椭圆，第二定律描述 了对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时 间内扫过相等的面积．行星在近日点的速率最小， 在远日点的速率最大，第三定律揭示了轨道半长轴 与公转周期的定量关系．在近似计算中可以认为行 星都以太阳为圆心做匀速圆周运动
vaΔt·a= vbΔt·b，
题5 ［2018•全国Ⅲ卷］为了探测引力波，“天琴计划”预 计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一 地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之 比约为（ ） A.2∶1 B.4∶1 C.8∶1 D.16∶1
【 三TR解定PP32 析律TRQ】可Q32 卫 得星PTT、QP QRR均QP33 围81 绕地球做匀速圆周运动，由开普勒第
v2Δt（R地+h2）
所以
，代入数据后得 ≈1.28
【开普勒第二定律的应 用技巧】
开普勒第二定律表明同 一行星在距太阳不同距 离时运动快慢不同。 （1）行星与太阳的连 线在相等时间内扫过相 等的面积，而相等时间 内扫过的面积与连线的 长度（行星到太阳的距 离）及行星在垂直于连 线方向的速度大小有关， 行星到太阳的距离越大， 行星的速度越小，反之 越大。 （2）1 行星在1 近日点和 远日2点到太阳2 的距离分 别 时为 间vvba aΔ、tba，b行，星取与足太够阳短的的 连线扫过的面积可近似 用 lr表示，由开普勒第 二定律有
D. T表示行星运动的公转周期
【特别提醒】 （1）天体运动的轨迹一般是椭圆，有些星 体（行星、卫星）的轨迹近似为圆，为方便 分析，可当作圆轨道处理。 （2）在开普勒第三定律中，所有行星绕太 阳转动的k值均相同；但对于不同的天体系 统k值不相同。k值的大小由系统的中心天体 决定。
题组二 开普勒行星运动定律的应用
(3)内容：他假设地球并不是宇宙 的中心，太阳是静止不动的，地
日心说的局限性：
日心说相对地心说能更完美 地解释天体的运动，但这 两种学说都不完善。
因为太阳、地球等天体都是
天文学家对天体运动进一步的 研究
1. 丹麦天文学家第谷 的探索:
在哥白尼之后，第谷连续20年对行星的 位置进行了较仔细的测量，大大提高 了测量的精确程度。在第谷之前，人 们测量天体位置的误差大约是10，第
7.1 行星的运动
学习目标
1. 了解人类对行星运动规律的认识历程 2. 知道观察是研究行星运动规律的一种重要的方法 3. 知道如何画椭圆及椭圆的特征 4. 知道开普勒行星运动定律，知道开普勒行星运动定律的科学价 值
了解：古人对天体运动有哪些看法？
地心说和日心说
关注：日心说
(1)日心说提出的背景：在当时，哥伦布和麦 哲伦的探险航行已经使不少人相信地球并不 是一个平台，而是一个球体。 (2)哥白尼的推测：是不是地球每天在围绕自 己的轴线旋转一周
题6［2019·福建三明高一检测］如 图 所示是行星m绕恒星M运动情况 的示意图C，下列说法正确的是 （）
A.速度最大点是B点 B.速度最小点是C点 C.行星m从A到B做减速运动 D.行星m从B到A做减速运动Biblioteka 题7 ［浙江卷］长期以来“卡戎
星（Charon）”被认为是冥王
星唯一的卫星，它的公转轨道半
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宇宙航行 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册 (1)
以下关于宇宙速度的说法中正确的是( )A A．第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道运行时的最大速度 B．第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道运行时的最小速度 C．人造地球卫星在圆轨道运行时的速度可以等于第二宇宙速度 D．地球上的物体无论具有多大的速度都不可能脱离太阳的束缚
解析：第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道上的最大运行速度，故A正确，B 错．当卫星的速度大于或等于第二宇宙速度时，卫星脱离地球的吸引而进入绕太 阳运行的轨道，故人造地球卫星运行时的速度一定小于第二宇宙速度，故C 错．当物体的速度大于等于第三宇宙速度时，物体将脱离太阳的束缚，故D错．
由
G
Mm
r2
=ma
得：a＝
GM
r2
由
G
Mm
r2
=m
v2 r
得： v＝
GM r
由
G
Mm
r2
=mω2r
得：ω＝
GM r3
由
G
Mm
r2
=m
4πபைடு நூலகம் T2
r
得：Ｔ＝
4π2r3
GM
可见：卫星运动情况(a、V 、ω 、T )是由 r 惟 一决定
记忆口诀：“高轨低速长周期”
近地卫星
指卫星的轨道半径近似等于地球半径， 其向心力由万有引力提供。
解析：人造地球卫星环绕地球的运行速度随环绕半径的增大而减小，最大是 7.9km/s，
故 A、B 正确．人造卫星环绕地球运行的周期随半径的减小而减小，由 T＝ 4π2r3可 GM
知近地卫星的轨道半径最小(近似等于地球半径)，所以近地卫星的周期最小，近地卫 星的周期约为 85 min，故 C 错误、D 正确．
可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道 ( CD )
宇宙速度课件—【新教材】人教版高中物理必修第二册
C 她的线速度大小 ( 4 km/s
B.
D．地球的第一宇宙速度将略变小
)
(1)卫星绕地球沿椭圆轨道运行时，地心是椭圆的一个焦点，其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律。
A．等于 7.9 km/s C．“天宫”一号比“神舟”八号角速度大
在地面附近发射飞行器，使之能够脱离太阳的引力作用飞到太阳系以外所需的最小发射速度，称为第三宇宙速度，其大小为16.
2．第二宇宙速度(脱离速度)
92．km第/s二<v宇D<宙11．速. 度所(脱离有速度地) 球同步卫星受到的向心力大小一定相等
练习1：我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”.
7 km/s的速度抛出的物体可能沿C轨道运动
(3)人造地球卫星的三种轨道：
3．近年来，自然灾害在世界各地频频发生，给人类带来巨大损失。
例2：(多选)下列关于同步卫星的说法正确的是（AD ）
A.一定位于赤道正上空 B.为了避免相撞，应该与其他国家的同步卫星在不同的轨道 上运行 C.发射速度小于7.9 km/s D.运行速度小于7.9 km/s
练习2：如图3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轨道地 球卫星.已知中轨道地球卫星的轨道高度为5 000～15 000 km， 则下列说法正确的是（ C ） A.中轨道地球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 C.中轨道地球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
D．“天宫”一号比“神舟”八号加速度大
B．介于 7.9 km/s 9 km/s的速度抛出的物体可能落在A点
A．所有地球同步卫星一定在赤道上空
高一物理必修二第7章万有引力与宇宙航行1行星的运动PPT课件
【答案】 821＋RR032T
【解析】飞船沿半径为 R 的圆周绕地球运行时，可认为其半长轴 a ＝R.
飞船沿椭圆轨道运行时，其周期记为 T′，轨道半长轴 a′＝12(R ＋R0)．
由开普勒第三定律，得Ta32＝Ta′′32. 所以，飞船从 A 点运动到 B 点所需的时间 t＝12T′＝ 821＋RR032T.
课堂小练 | 素养达成
1．发现“所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆”的规律的科学家是
()
A．第谷
B．开普勒
日为春分，9月23日为秋分，可以推算从春分到秋分为187天，而从秋分
到春分则为179天．关于上述自然现象，下列说法正确的是(设两段时间Βιβλιοθήκη 内地球公转的轨迹长度相等)
()
A．从春分到秋分地球离太阳变远
B．从秋分到春分地球离太阳变远
C．夏天地球离太阳近
D．冬天地球离太阳远
【答案】A 【解析】由开普勒第二定律可知，地球与太阳的连线在相等时间内 扫过的面积相等．两段时间内地球公转的轨迹长度相等，从春分到秋分 地球运动的时间长，则可知地球离太阳距离较远．夏至时地球离太阳最 远，A正确．
2．开普勒行星运动定律是总结行星运动的观测结果而得到的规 律．它们中的每一条都是经验定律，都是从观测行星运动所取得的资料 中总结出来的．
3．开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明开普勒三 定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球的运动，卫星(或人造卫星) 绕行星的运动．
精练1 假设某飞船沿半径为R的圆周绕地球运行，其周期为T，地 球半径为R0.该飞船要返回地面时，可在轨道上A点将速率降到适当数值， 从而沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆与地球表面的B点相切， 如图所示．求该飞船由A点运动到B点所需的时间．
【解析】飞船沿半径为 R 的圆周绕地球运行时，可认为其半长轴 a ＝R.
飞船沿椭圆轨道运行时，其周期记为 T′，轨道半长轴 a′＝12(R ＋R0)．
由开普勒第三定律，得Ta32＝Ta′′32. 所以，飞船从 A 点运动到 B 点所需的时间 t＝12T′＝ 821＋RR032T.
课堂小练 | 素养达成
1．发现“所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆”的规律的科学家是
()
A．第谷
B．开普勒
日为春分，9月23日为秋分，可以推算从春分到秋分为187天，而从秋分
到春分则为179天．关于上述自然现象，下列说法正确的是(设两段时间Βιβλιοθήκη 内地球公转的轨迹长度相等)
()
A．从春分到秋分地球离太阳变远
B．从秋分到春分地球离太阳变远
C．夏天地球离太阳近
D．冬天地球离太阳远
【答案】A 【解析】由开普勒第二定律可知，地球与太阳的连线在相等时间内 扫过的面积相等．两段时间内地球公转的轨迹长度相等，从春分到秋分 地球运动的时间长，则可知地球离太阳距离较远．夏至时地球离太阳最 远，A正确．
2．开普勒行星运动定律是总结行星运动的观测结果而得到的规 律．它们中的每一条都是经验定律，都是从观测行星运动所取得的资料 中总结出来的．
3．开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明开普勒三 定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球的运动，卫星(或人造卫星) 绕行星的运动．
精练1 假设某飞船沿半径为R的圆周绕地球运行，其周期为T，地 球半径为R0.该飞船要返回地面时，可在轨道上A点将速率降到适当数值， 从而沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆与地球表面的B点相切， 如图所示．求该飞船由A点运动到B点所需的时间．
宇宙航行(同步卫星与双星)课件-高一物理人教版(2019)必修第二册
巩固训练
2.地球上相距很远的两位观察者，都发现自己的正上方有一颗人造卫星，相对自己静止不动，则这两位观察者的位置以及两颗人造卫星到地球中心的距离可能是( )A．一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离一定相等B．一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍C．两人都在赤道上，两卫星到地球中心距离一定相等D．两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍
“双星” 指两颗恒星相互绕着两者连线上某固定点旋转的现象。对于其中一颗来说，另一颗就是其“伴星”。
思考：1．两颗恒星做什么运动？画出各自的运动轨迹,并标出对应的轨道半径。2．两恒星的角速度、周期有什么关系？3．两颗恒星间的距离和各自做圆周运动的轨道半径是否相同？双星做匀速圆周运动时向心力如何提供？
1.两颗恒星均围绕共同的旋转中心做匀速圆周运动。2.两颗恒星与旋转中心时刻三点共线，即两颗恒星角速度相同，周期相同。3. 两恒星之间万有引力分别提供了两恒星的向心力，即两颗恒星受到的向心力大小相等。
双星运动的特点：
例：已知两恒星的质量分别为m1和m2两恒星距离为L。求：转动的角速度、周期与线速度。
练习：天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星．双星系统在银河系中很普遍．利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量．已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为r，试推算这个双星系统的总质量．(引力常量为G)
1.定义:相对地面静止的卫星。
2.同步卫星特点：（1）定轨道平面.（赤道平面）（2）定运动方向.（自西向东）（3）定周期.（T=24h）（4）定轨道高度.（km）（5）定角速度.（6）定线速度.
2.地球上相距很远的两位观察者，都发现自己的正上方有一颗人造卫星，相对自己静止不动，则这两位观察者的位置以及两颗人造卫星到地球中心的距离可能是( )A．一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离一定相等B．一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍C．两人都在赤道上，两卫星到地球中心距离一定相等D．两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍
“双星” 指两颗恒星相互绕着两者连线上某固定点旋转的现象。对于其中一颗来说，另一颗就是其“伴星”。
思考：1．两颗恒星做什么运动？画出各自的运动轨迹,并标出对应的轨道半径。2．两恒星的角速度、周期有什么关系？3．两颗恒星间的距离和各自做圆周运动的轨道半径是否相同？双星做匀速圆周运动时向心力如何提供？
1.两颗恒星均围绕共同的旋转中心做匀速圆周运动。2.两颗恒星与旋转中心时刻三点共线，即两颗恒星角速度相同，周期相同。3. 两恒星之间万有引力分别提供了两恒星的向心力，即两颗恒星受到的向心力大小相等。
双星运动的特点：
例：已知两恒星的质量分别为m1和m2两恒星距离为L。求：转动的角速度、周期与线速度。
练习：天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星．双星系统在银河系中很普遍．利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量．已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为r，试推算这个双星系统的总质量．(引力常量为G)
1.定义:相对地面静止的卫星。
2.同步卫星特点：（1）定轨道平面.（赤道平面）（2）定运动方向.（自西向东）（3）定周期.（T=24h）（4）定轨道高度.（km）（5）定角速度.（6）定线速度.
【高中物理】宇宙航行(第1课时)课件 高一下学期物理人教版(2019)必修第二册
（2）环绕速度（也叫运行速度或绕行速度）：是指卫星在进 入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度．当卫星“贴着” 地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度．
注意：卫星的实际环绕速度一定小于发射速度
v发射
v运
行
讨论交流：将卫星送入低
轨道和高轨道所需的发射
速度哪一个更大？哪一个
更容易？为什么？
1
2
3
向高轨道发射卫星时, 需要的发射速度越大。发射 高轨道卫星比发射低轨道卫星困难，原因是发射高 轨道卫星时火箭要克服地球对它的引力做更多的功。
北
赤道平面
南
4.人造卫星的分类：
按轨道分类:极地卫星、赤道卫星、一般轨道卫星
按用途分类:通信卫星、气象卫星、导航卫星、预警卫星等
气象卫星
气象卫星
通信卫星
侦察卫星 预警侦察卫星
通信卫星
技术实验卫星
技术卫星
资源观测卫星
资源观测卫星
科学探测卫星
太空望远镜
5、人造卫星的两个速度
（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．
时的发射速度，是卫星获得相对地面的速度与地球自转速度的
合速度，所以赤道上自西向东发射卫星，可以节省一定的能量。
（5）当发射速度大于7.9km/s 时： ① 若7.9km/s<V发<11.2km/s,但环绕速度V运<7.9km/s ，卫星仍 绕地球运行，但径迹是椭圆，地球处在椭圆的一个焦点上。 ②若 11.2km/s≤V发<16.7km/s卫星脱离地球的束缚而围绕太阳 运行，成为太阳系的一颗“小行星”。 ③若 V>16.7km/s，卫星脱离太阳的吸引，而成为自由天体。
新教材人教版高中物理必修2优质课件：第七章 万有引力与宇宙航行本章知识网络构建
card(A B C) cardA cardB cardC card(A B)
card(A B) card(B C) card(C A) card(A B C) .
5．集合1 2 { , , , } n a a a 的子集个数共有2n 个；真子集有2n –1 个；非
空子集有2n –1 个；非空的真子集有2n –2 个.
3π ρ＝ GT2 ——地表测量(r＝R)
万有引 力理论 的成就
人造地球卫星：G Mr2m＝
4π2 m T2 r
r3 ⇒T＝_2_π___G__M_
GM mv2 ⇒v＝_____r__
r GM
mω2r⇒ω＝____r_3__
GM man⇒an＝__r2__
第一宇宙速度： 7.9 km/s
三个宇宙速度 第二宇宙速度：11.2 km/s
(3)质点与 质量分布均匀 的球体间的相互作用
万有引 力理论 的成就
GMm
gR2
“称量”地球的质量(mg＝F万)：mg＝ R2 ⇒M＝ G (忽略地球
自转影响)
GMm 质量(F万＝Fn)： r2
4π2
4π2r3
＝m T2 r ⇒M＝_G__T_2_
计算天体的
M 平均密度：ρ＝ 43πR3 ⇒
3πr3 ρ＝ GT2R3 ——高空测量
第三宇宙速度：16.7 km/s
相对论时空观 相对论时空观与牛顿力学的局限性
牛顿力学的成就与局限性
1、天再高又怎样，踮起脚尖就更接近阳光。 2、微笑拥抱每一天，做像向日葵般温暖的人。 3、别小看任何人，越不起眼的人。往往会做些让人想不到的事。 4、没有伞的孩子必须努力奔跑！ 5、我们什么都没有，唯一的本钱就是青春。梦想让我与众不同，奋斗 让我改变命运！
新教材2023年高中物理 第7章 万有引力与宇宙航行 1 行星的运动课件 新人教版必修第二册
所有行星绕太阳运动的轨道 都是_椭__圆____，太阳处在所有 _椭__圆____的一个__焦__点___上
开普勒 第二 定律
从太阳到行星的连线在 _相__等____的时间内扫过 _相__等____的面积
公式或图示
定律
开普勒 第三 定律
内容
所有行星的轨道的 __半__长__轴___的三次方跟 它的__公__转__周__期___的二 次方的比值都相等
(2)还需要知道地球、火星各自轨道的半长轴； (3)对于圆轨道，开普勒第三定律仍然适用，只是Ta32＝k 中的半长轴 a 换成圆的轨道半径 r。
要点提炼
1．模型构建 天体虽做椭圆运动，但它们的轨道一般接近圆。中学阶段我们在处 理天体运动问题时，为简化运算，一般把天体的运动当作圆周运动来研 究，并且把它们视为做匀速圆周运动，椭圆的半长轴即为圆半径。
探究 二
开普勒第三定律的应用
情景导入
如图所示是火星冲日的年份示意 图，请思考：
(1)观察图中地球、火星的位置，地 球和火星谁的公转周期更长？
(2)已知地球的公转周期是一年，由 此计算火星的公转周期还需要知道哪些 数据？
(3)地球、火星的轨道可近似看成圆 轨道，开普勒第三定律还适用吗？
提示：(1)由题图可知，地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离， 根据开普勒第三定律可得：火星的公转周期更长一些；
第七章 万有引力与宇宙航行
〔情 境 导 入〕 日出日落，斗转星移，神秘的宇宙壮丽璀璨……
当我们远古的祖先惊叹星空的玄妙时，他们就开始试图破译日月星 辰等天文现象的奥秘……到了17世纪，牛顿以他伟大的工作把天空中的 现象与地面上的现象统一起来，成功地解释了天体运动的规律。
本章我们将学习对人类智慧影响极为深远、在天体运动中起着决定 作用的万有引力定律，并了解它的发现历程和在人类开拓太空中的作 用。
专题 卫星的变轨问题(课件)高中物理(人教版2019必修第二册)
垂直起飞、转弯飞行、进入轨道这样三个阶段。
由于在地球表面附近大气稠密，对火箭的阻力很大，为了尽快离开大气层，
通常采用垂直向上发射；垂直发射的另一个优点有时要在适当的位
置短时间启动卫星上的
发动机，使卫星的速度
发生突变，让其运行轨
道发生改变，最终到达
于动力飞行状态，要消耗大量燃料。如果发射同步卫星，还必须在赤道上
建立发射场，有一定局限性。
变轨发射（即近地发射）：运载火箭消耗的燃料少，发射场的位置也不
受限制。目前，各国发射同步卫星都采用第二种方法，但这种方法在操
作和控制上都比较复杂。
发射人造地球卫星的运载火箭一般分为三级，其发射后的飞行过程大致包括
2
向前点火减速
Mm
v
G 2 m
r
r
近心运动
三、变轨过程1——低轨到高轨
低圆轨道(Ⅰ)——P点加速(向后喷气)
Ⅲ
Ⅱ
P
v1
v2
·
Ⅰ
离心运动
v4
v3
Q
椭圆转移轨道(Ⅱ)——Q点加速(向后喷气)
离心运动
高圆轨道(Ⅲ)
3
使卫星加速到v 2
切点Q
切点P
2
mv 2
Mm
使
G 2
R
R
v4
2
v3
1
加速
v1
v2>v1
度的大小关系是（
）
P
1
2
3
Q
）所以VQ2与VQ3速
问题4、卫星在1轨道和3轨道做的都是圆周运动，所以根据“高轨低速长周期”，得
Vp1与VQ3的速度大小关系是（
）
问题5、综合以上分析得出卫星在轨道上各点速度的大小关系（
由于在地球表面附近大气稠密，对火箭的阻力很大，为了尽快离开大气层，
通常采用垂直向上发射；垂直发射的另一个优点有时要在适当的位
置短时间启动卫星上的
发动机，使卫星的速度
发生突变，让其运行轨
道发生改变，最终到达
于动力飞行状态，要消耗大量燃料。如果发射同步卫星，还必须在赤道上
建立发射场，有一定局限性。
变轨发射（即近地发射）：运载火箭消耗的燃料少，发射场的位置也不
受限制。目前，各国发射同步卫星都采用第二种方法，但这种方法在操
作和控制上都比较复杂。
发射人造地球卫星的运载火箭一般分为三级，其发射后的飞行过程大致包括
2
向前点火减速
Mm
v
G 2 m
r
r
近心运动
三、变轨过程1——低轨到高轨
低圆轨道(Ⅰ)——P点加速(向后喷气)
Ⅲ
Ⅱ
P
v1
v2
·
Ⅰ
离心运动
v4
v3
Q
椭圆转移轨道(Ⅱ)——Q点加速(向后喷气)
离心运动
高圆轨道(Ⅲ)
3
使卫星加速到v 2
切点Q
切点P
2
mv 2
Mm
使
G 2
R
R
v4
2
v3
1
加速
v1
v2>v1
度的大小关系是（
）
P
1
2
3
Q
）所以VQ2与VQ3速
问题4、卫星在1轨道和3轨道做的都是圆周运动，所以根据“高轨低速长周期”，得
Vp1与VQ3的速度大小关系是（
）
问题5、综合以上分析得出卫星在轨道上各点速度的大小关系（
物理人教版(2019)必修第二册7.2万有引力定律(共25张ppt)
观察与思考
利用已知行星与太阳间引力公式推导月球加速度
1.已知月心到地心的距离约为地球半径的60倍，则月球绕地球做圆周运
动的加速度与物体在地面附近下落时的加速度比值是多少？
月球受地球引力为： =
地月
2
地
月 =
= 2
月
苹果受地球引力为： =
地 苹
2
地
苹 =
= 2
观察与思考
思考1：生活中的匀速圆周运动遵从怎样的动力学规律？
合力提供向心力，即合 =
2
4π2
= 2 =2
思考2：行星绕太阳可看做匀速圆周运动，什么力提供
向心力？
太阳对行星的引力提供行星做圆周运动的向心力
观察与思考
思考3：太阳对行星的引力提供向心力，那么这
3
由开普勒三定律： 2
6.67×10－11 m2/kg2。
卡文迪什
4.对万有引力定律的理解
普遍性 宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着相互吸引的力
相互性 两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力
宏观性
地面上的一般物体之间的万有引力比较小，与其他力比较可忽略不计，但在
质量巨大的天体之间或天体与其附近的物体之间，万有引力起着决定性作用
m太m
(2)太阳与行星间的引力公式 F＝G 2 中，G与太阳、行星都没有关
r
系。( √ )
(3)太阳对行星的引力大小等于行星对太阳的引力大小。(
√)
(4)太阳对行星的引力与行星的质量成正比，与太阳质量无关。
(
×)
月—地检验
观察与思考
如图甲所示秋天苹果成熟后会从树上落下来；如图乙所示为月球绕着地
宇宙航行(课件)高一物理(人教版2019必修第二册)
新课讲授
一、宇宙速度
5. 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。
新课讲授
二、人造地球卫星
1.我国的发射的卫星
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。
v＝7.9 km/s是最小的发射速度
新课讲授
(3)第一宇宙速度的理解：
②“ 最大环绕速度” ：在所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星中，近地卫星的轨道半径最小，由
GMr2m＝m
v2可 r
得 v＝ GM，轨道半径越小，线速度越大，所以在这些卫星中，第一宇宙速度是所有环绕地球做匀速圆周运 r
动的卫星的最大环绕速度。
1 9
，火星的半径约为地球半径的
1 2
。下列关于火星探
测器的说法中正确的是（ CD ）
A．发射速度只要大于第一宇宙速度即可
B．发射速度只有达到第三宇宙速度才可以
C．发射速度应大于等于第二宇宙速度且小于第三宇宙速度
D．火星探测器环绕火星运行的最大速度约为地球第一宇宙速度的
2 3
课堂练习
【答案】CD
【详解】ABC．火星探测器前往火星，脱离地球引力束缚，但还在太阳系内，发射速度应大于等于第
2
3 ，D 正确。
故选 CD。
课堂练习
4．地球同步卫星离地心的距离为 r，运行速率为 v1，向心加速度为 a1，地球赤道上的物体
随地球自转的向心加速度为 a2，地球的第一宇宙速度为 v2，半径为 R，则下列比例关系中