宇宙速度与航天课件2025-2026学年高一下学期物理粤教版必修第二册

粤教版必修二

第三章

万有引力定律第四节

宇宙速度与航天v增大一、宇宙速度【讨论与交流】如果你是载人航天工程总设计师，你要发射航天器绕地球运动，请估算发射速度至少多大，航天器绕着地球表面运动呢？(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2,地球质量M=5.98×1024kg,地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2.)v增大【分析思路】航天器绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力。v增大【建构模型】航天器绕地球做匀速圆周运动一、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。

v1=7.9km/s1、第一宇宙速度第一宇宙速度是最小的发射速度，物体绕地球做匀速圆周运动的最大的环绕速度。一、宇宙速度

v2=11.2km/s2、第二宇宙速度航天器摆脱地球引力的束缚，飞离地球进入环绕太阳运行的轨道，不再绕地球运行。脱离地球引力最小的发射速度。一、宇宙速度

v3=16.7.km/s3、第三宇宙速度航天器摆脱太阳引力的束缚，脱离太阳系进入更广袤的宇宙空间。脱离太阳引力最小的发射一、宇宙速度东方红1号卫星钱学森中国航天之父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。现在已成为第三个掌握卫星回收技术、第四个用一枚火箭发射多颗卫星的国家。一、宇宙速度【讨论与交流】将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，你能推出卫星环绕速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系吗？

结论：轨道半径越大，线速度越小、角速度越小、向心加速度越小、周期越大

同一中心天体，各行星v、ω、a、T等物理量只与r

有关二、卫星运行参量与轨道半径的关系【习题1】为满足不同领域的需要，我国有许多不同轨道高度的人造卫星。如图所示，在某一轨道平面上有人造卫星A、B都绕地球做圆周运动，两颗人造卫星的质量之比为1∶2，到地球球心的距离之比为2∶3，则它们的(

)

B二、卫星运行参量与轨道半径的关系所有卫星绕地球做运动的轨道圆心都在地心。三、人造卫星1.近地卫星(1)近地卫星做匀速圆周运动的轨道半径

r可以近似地认为等于地球半径

R，线速度大小：v1＝7.9km/s，周期为T≈85min。(2)7.9km/s和85min分别是人造卫星做匀速圆周运动的最大线速度和最小周期。2.极地卫星卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。注意:近地卫星可能为极地卫星，也可能为赤道卫星。三、人造卫星3.同步卫星(2)特点：六个“一定”：高度—h=36000km、轨道平面——赤道平面、速率—v=3.08km/s、周期—T=24h、角速度—ω=7.29×10-5rad/s、向心加速度—0.23m/s2(1)定义：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星。三、人造卫星【讨论与交流】如果你是航天局的设计师，请设计一个方案发射一颗同步卫星。一、发射预备：轨道与参数铺垫二、分步发射与变轨流程第一步：垂直起飞，进入停泊轨道（距地面200-400km的圆轨道）第二步：第一次加速，做离心运动，脱离停泊轨道，进入椭圆转移轨道。第三步：远地点二次加速，提升速度至同步轨道所需的环绕速度，进入同步圆轨道。第四步：定点微调，进入工作状态。三、人造卫星ⅠⅡⅢPQ【讨论与交流】试比较：（1）vⅠ、vⅠP、vⅡQ、vⅢ（2）aⅠ、aP、aQ、aⅢ（1）vⅠP>vⅠ>vⅢ>vⅡQ（2）aⅠ=aP>aQ=aⅢ三、人造卫星变轨点速度内小外大（加速、刹车）同一位置加速度相同（牛二）轨道越大周期越大（开三）【思考】如何比较同步卫星、近地卫星及赤道上物体的运行参量大小？如图所示，a为近地卫星，轨道半径为r1；b为赤道面内的地球同步卫星，轨道半径为r2；c为赤道上随地球自转的物体，轨道半径为r3。轨道半径r2>r1=r3角速度ω1>ω2=ω3线速度v1>v2>v3向心加速度a1>a2>a3《三维设计》大本P733题三、人造卫星四、卫星运行参量与轨道半径的关系【习题2】如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径约等于地球半径），c为地球的同步卫星。比较a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度和线速度的大小。A【习题3】如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是(

)A.周期关系为Ta=Tc>TbB.线速度的大小关系为va>vc>vbC.向心加速度的大小关系为ab<ac<aD.a、b、c都仅由万有引力提供向心力a三、人造卫星五、嫦娥奔月特别报道：2024年6月2日嫦娥六号，月背着陆!【习题3】“嫦娥六号”探测器登陆月球，需经历如图所示的3次变轨过程（其中Ⅰ为圆轨道，Ⅱ、Ⅲ为椭圆轨道），之后择机进入着陆过程，然后着陆月球表面。已知

P点为四条轨道的公共切点，Q点为轨道Ⅱ上的远月点，引力常量为

G，则下列说法正确的是（）A.“嫦娥六号”在轨道上运动时，运行的周期TⅢ<TⅡ<TⅠB.若轨道Ⅰ近似贴