人教版（2019）高中物理必修二 7.4 宇宙航行 课件（20张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）高中物理必修二 7.4 宇宙航行 课件（20张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 7.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-09-21 09:41:35 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
第七章 万有引力与宇宙航行
4. 宇宙航行
中国人的飞天梦
1903年12月17号
奥托·利连撒尔和他的滑翔机
传说中明嘉靖时期的滑翔机
飞天梦的发展
铅球是这样成为人造卫星的
思考问题：
思考问题：
5.在什么情况下铅球才会稳定的围绕地
球做圆周运动？
注意：F万=F向，铅球才不会掉回地面
从而做稳定的圆周运动
1.图中，最终铅球绕地球在做什么运动？
2.是什么力提供它做圆周运动的向心力？
3.如果F万>F向，铅球会如何运动？
4.如果F万铅球的速度应该多大呢？？？
牛顿的设想
(1)若已知G=6.67×10-11 N·m2/kg2 , 地球质量M=5.98×1024 kg, 地球半径R=6400 km, 铅球以多大的速度才能绕地球表面运动成为地球的一颗卫星
解:设铅球质量为m,
对铅球万有引力提供铅球做圆周运动向心力
G=m①
解得：v==m/s
=7.9 km/s。
铅球的速度应该多大呢？？？
科学推理与论证
(1)若已知G=6.67×10-11 N·m2/kg2 , 地球质量M=5.98×1024 kg, 地球半径R=6400 km, 铅球以多大的速度才能绕地球表面运动成为地球的一颗卫星
解:设铅球质量为m,
对铅球万有引力提供铅球做圆周运动向心力
G=m①
解得：v==m/s
=7.9 km/s。
解：在地面附近取一质量为m 的物体,
重力等于万有引力,
由 mg=G
得GM=gR2代入 G=m式
解得： v==m/s
=7.9 km/s。
(2)若地球质量未知,而知道地球表面处的重力加速度和地球半径,如何求得这个速度
铅球的速度应该多大呢？？？
科学推理与论证
注意：上式对其它天体也适用，R为天体半径， M为天体质量，g为天体
表面的重力加度，G为引力常量。
1.第一宇宙速度：
v1=
一、宇宙速度
a.是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度
b.是在地面附近发射人造地球卫星的最小发射速度
（1）第一宇宙速度的物理意义：
c.是人造地球卫星绕地球运行的最大环绕速度
（2）如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动
若发射速度大于7.9km/s，卫星的运动将会怎样呢？？？
思考讨论
当发射速度
7.9km/s卫星将沿椭圆轨道运动。
第二宇宙速度
（ ） ）
第三宇宙速度
（ ）
v2=11.2km/s
v3=16.7km/s
一、宇宙速度
v2=
宇宙速度 定义 大小
第一宇宙速度 （环绕速度） 是卫星在 附近（h R）绕地球做 的速度。
第二宇宙速度 （逃逸速度） 使物体挣脱 的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最 发射速度，
第三宇宙速度 （脱离速度） 使物体挣脱 束缚的最 发射速度
v2=11.2km/s
v1=7.9km/s
v3=16.7km/s
地面
匀速圆周运动
地球
小
太阳
小
一、宇宙速度
v1
1、第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s．
（1）如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度，卫星 将落到地面而不能绕地球运转；
（2）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；
（3）大于7.9km/s小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心即椭圆轨道的一个焦点．
探究一 宇宙速度
2、第二宇宙速度（逃逸速度）
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11.2km/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．
v2=11.2 km/s
3、第三宇宙速度（脱离速度）
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．
v3=16.7 km/s
1.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率是
下列的哪种情况：
A.一定等于7.9km/s B.等于或小于7.9km/s
C.一定大于7.9km/s D.介于7.9 ～ 11.2km/s
注意：该速率是运行速度的大小，不是卫星的发射速度，
地球
v1
v2
[例题展示]
第一宇宙速度的物理意义
v1是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度
总结：
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。
运行速度：是指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。
故：r越大，v运 就越小。
各种各样的卫星……
极地轨道
二、人造卫星的轨道特点
赤道轨道
一般轨道
所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上运动
地球
卫星绕地球的运动和受力特点
1.卫星绕地球做 运动
问题：a、b、c三轨道中不可以作为卫星轨道的是哪一条？
（提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心）
2. 提供向心力：
极轨卫星
一般轨道卫星
通讯卫星
赤道卫星
圆周
地球对卫星的万有引力
F引=F向
a
b
c
二、人造卫星的轨道特点
表征人造卫星运行状态的物理量有三个:
(1) 环绕速度v,
(2)转动半径r(或R+h,h为离地的高度)
(3)转动周期T
探究二 人造卫星
你知道不同轨道上的卫星稳定运行时，线速度、周期的大小关系吗？
卫星运行的动力学方程
2、人造地球卫星运行的规律
三、人造地球卫星的应用——通信卫星（地球同步卫星）
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。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”。
1957 年 10 月 4 日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功
地球同步卫星位于地面上方高度约 36000 km处，周期与地球自转周期相同。
其中一种的轨道平面与赤道平面成0度角，运动方向与地球自转方向相同。因其相对地面静止，也称静止卫星。
卫星高度约 h =5.6R=3.6×107m
v =3.1km/s
卫星速度约
h
R
1.定义：
相对于地面静止的，跟地球自转同步的卫星，同步卫星也叫通讯卫星。
①定周期。即运行周期等于地球自转周期（T=24 h）；
②定角速度。即运行角速度等于地球自转角速度；
③定轨道平面。即运行平面在赤道平面内；
④定高度。即离地面高度一定（h= 36000 km）；
⑤定速度。即运行速度一定.
万有引力提供卫星做圆周运动的向心力
2.特点：
三、人造地球卫星的应用——通信卫星（地球同步卫星）
五个恒定
卫星周期约 T=1d=24h
特征量
第七章 万有引力与宇宙航行
4. 宇宙航行
中国人的飞天梦
1903年12月17号
奥托·利连撒尔和他的滑翔机
传说中明嘉靖时期的滑翔机
飞天梦的发展
铅球是这样成为人造卫星的
思考问题：
思考问题：
5.在什么情况下铅球才会稳定的围绕地
球做圆周运动？
注意：F万=F向，铅球才不会掉回地面
从而做稳定的圆周运动
1.图中，最终铅球绕地球在做什么运动？
2.是什么力提供它做圆周运动的向心力？
3.如果F万>F向，铅球会如何运动？
4.如果F万
牛顿的设想
(1)若已知G=6.67×10-11 N·m2/kg2 , 地球质量M=5.98×1024 kg, 地球半径R=6400 km, 铅球以多大的速度才能绕地球表面运动成为地球的一颗卫星
解:设铅球质量为m,
对铅球万有引力提供铅球做圆周运动向心力
G=m①
解得：v==m/s
=7.9 km/s。
铅球的速度应该多大呢？？？
科学推理与论证
(1)若已知G=6.67×10-11 N·m2/kg2 , 地球质量M=5.98×1024 kg, 地球半径R=6400 km, 铅球以多大的速度才能绕地球表面运动成为地球的一颗卫星
解:设铅球质量为m,
对铅球万有引力提供铅球做圆周运动向心力
G=m①
解得：v==m/s
=7.9 km/s。
解：在地面附近取一质量为m 的物体,
重力等于万有引力,
由 mg=G
得GM=gR2代入 G=m式
解得： v==m/s
=7.9 km/s。
(2)若地球质量未知,而知道地球表面处的重力加速度和地球半径,如何求得这个速度
铅球的速度应该多大呢？？？
科学推理与论证
注意：上式对其它天体也适用，R为天体半径， M为天体质量，g为天体
表面的重力加度，G为引力常量。
1.第一宇宙速度：
v1=
一、宇宙速度
a.是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度
b.是在地面附近发射人造地球卫星的最小发射速度
（1）第一宇宙速度的物理意义：
c.是人造地球卫星绕地球运行的最大环绕速度
（2）如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动
若发射速度大于7.9km/s，卫星的运动将会怎样呢？？？
思考讨论
当发射速度
7.9km/s
第二宇宙速度
（ ） ）
第三宇宙速度
（ ）
v2=11.2km/s
v3=16.7km/s
一、宇宙速度
v2=
宇宙速度 定义 大小
第一宇宙速度 （环绕速度） 是卫星在 附近（h R）绕地球做 的速度。
第二宇宙速度 （逃逸速度） 使物体挣脱 的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最 发射速度，
第三宇宙速度 （脱离速度） 使物体挣脱 束缚的最 发射速度
v2=11.2km/s
v1=7.9km/s
v3=16.7km/s
地面
匀速圆周运动
地球
小
太阳
小
一、宇宙速度
v1
1、第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s．
（1）如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度，卫星 将落到地面而不能绕地球运转；
（2）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；
（3）大于7.9km/s小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心即椭圆轨道的一个焦点．
探究一 宇宙速度
2、第二宇宙速度（逃逸速度）
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11.2km/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．
v2=11.2 km/s
3、第三宇宙速度（脱离速度）
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．
v3=16.7 km/s
1.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率是
下列的哪种情况：
A.一定等于7.9km/s B.等于或小于7.9km/s
C.一定大于7.9km/s D.介于7.9 ～ 11.2km/s
注意：该速率是运行速度的大小，不是卫星的发射速度，
地球
v1
v2
[例题展示]
第一宇宙速度的物理意义
v1是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度
总结：
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。
运行速度：是指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。
故：r越大，v运 就越小。
各种各样的卫星……
极地轨道
二、人造卫星的轨道特点
赤道轨道
一般轨道
所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上运动
地球
卫星绕地球的运动和受力特点
1.卫星绕地球做 运动
问题：a、b、c三轨道中不可以作为卫星轨道的是哪一条？
（提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心）
2. 提供向心力：
极轨卫星
一般轨道卫星
通讯卫星
赤道卫星
圆周
地球对卫星的万有引力
F引=F向
a
b
c
二、人造卫星的轨道特点
表征人造卫星运行状态的物理量有三个:
(1) 环绕速度v,
(2)转动半径r(或R+h,h为离地的高度)
(3)转动周期T
探究二 人造卫星
你知道不同轨道上的卫星稳定运行时，线速度、周期的大小关系吗？
卫星运行的动力学方程
2、人造地球卫星运行的规律
三、人造地球卫星的应用——通信卫星（地球同步卫星）
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。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”。
1957 年 10 月 4 日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功
地球同步卫星位于地面上方高度约 36000 km处，周期与地球自转周期相同。
其中一种的轨道平面与赤道平面成0度角，运动方向与地球自转方向相同。因其相对地面静止，也称静止卫星。
卫星高度约 h =5.6R=3.6×107m
v =3.1km/s
卫星速度约
h
R
1.定义：
相对于地面静止的，跟地球自转同步的卫星，同步卫星也叫通讯卫星。
①定周期。即运行周期等于地球自转周期（T=24 h）；
②定角速度。即运行角速度等于地球自转角速度；
③定轨道平面。即运行平面在赤道平面内；
④定高度。即离地面高度一定（h= 36000 km）；
⑤定速度。即运行速度一定.
万有引力提供卫星做圆周运动的向心力
2.特点：
三、人造地球卫星的应用——通信卫星（地球同步卫星）
五个恒定
卫星周期约 T=1d=24h
特征量