7.4 宇宙航行 教学课件高一下学期物理人教版必修第二册

4宇宙航行第七章

万有引力与宇宙航行高中物理人教版（2019）必修第二册知道三个宇宙速度的含义及大小，会计算第一宇宙速度。01了解人类探索太空的历史、现状及未来发展的方向。0203了解不同类型人造卫星的轨道，认识同步卫星的特点。学习目标嫦娥奔月敦煌飞天壁画万户飞天千百年来，人类就幻想着飞向宇宙，探索其奥秘情景导入永远的脚印（阿波罗登月成功）我国的“神舟”十五号载人飞船发射经过一代代人的努力，人类几千年来飞天的愿望终于变成了现实。我们已进入航天时代，开始踏上了迈向宇宙深处的征途。同学们看完视频后有什么样的感受?01三个宇宙速度牛顿曾提出过一个著名的理想实验：如图所示，从高山上水平抛出一个物体，当抛出的速度足够大时，物体将环绕地球运动，成为人造地球卫星。(1)当抛出速度较小时，物体做什么运动？当物体刚好不落回地面时，物体做什么运动？答案当抛出速度较小时，物体做平抛运动。

当物体刚好不落回地面时，物体做匀速圆周运动。(2)已知地球的质量为M，地球半径为R，引力常量为G，若物体紧贴地面飞行而不落回地面，其速度大小为多少？建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动基本思路：向心力由地球对卫星的万有引力提供

(3)若已知地球半径R=6400km，地球表面的重力加速度g=10m/s2，则物体环绕地球表面做匀速圆周运动的速度多大？答案当物体紧贴地面飞行时，r≈R

≈9.8m/s2稍小于6400kmv实

略小于8km/s

1.定义：物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度。第一宇宙速度2.大小：

v=7.9km/s3.意义：是飞行器成为卫星的最小发

射速度；

是卫星的最大环绕速度。要点归纳当飞行器的速度等于或大于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。在地面附近发射的飞行器，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16.7km/s。第二宇宙速度第三宇宙速度再见太阳再见地球7.9km/s11.2km/s16.7km/s7.9km/s11.2km/s16.7km/sv再见地面

×√√×辨析不同天体的第一宇宙速度相同吗？第一宇宙速度的大小由哪些因素决定？

与卫星无关答案一般不同。中心天体的质量中心天体的半径思考与讨论

√

例题

√例题

02人造地球卫星请同学们在地球（用圆表示）的周围画出人造地球卫星可能的稳定圆轨道a、b、c三轨道中不可以作为卫星轨道的是哪一条？abc极轨轨道一般轨道赤道轨道地轴人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道可分为三类(如图所示)人造地球卫星的轨道赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面，卫星始终处于赤道正上方。极地轨道：卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上方。一般轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度。近地卫星、同步卫星、极地卫星和月球

思考

：我们能否发射一颗周期为70min的卫星呢？2.地球同步卫星位于地面上方高度约36000km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。

3.极地卫星：轨道平面与赤道平面夹角为90°的人造地球卫星，运行时能到达南北极上空。4.月球绕地球的公转周期T=27.3天，月球和地球间的平均距离约38万千米，大约是地球半径的60倍。3.(2025·湛江市高一期中)某同学利用所学知识画出了三颗人造地球卫星围绕地球做匀速圆周运动的轨道，如图所示，其中卫星a的轨道平面与赤道平面共面。下列说法正确的是A.卫星b的轨道符合实际B.卫星a一定是地球静止卫星C.卫星a的运行速率一定大于卫星c的运行速率D.卫星c的运行速度一定小于7.9km/s√例题

地球同步卫星的四个“一定”周期、角速度一定与地球自转周期、角速度相同，即T=24h高度一定卫星离地面高度h=3.6×104km≈6R速率一定速度大小v=≈3.1km/s加速度大小一定由于卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小a=ω2r=(R+h)不变总结提升4.(2025·盐城市高一期中)中国空间站运行在距离地球表面约400千米高的近地轨道上，而地球同步卫星离地高度约为36000千米。如图所示，a为静止在地球赤道上的物体，b为中国空间站，c为地球同步卫星，则下列说法正确的是A.线速度的大小关系为va>vb>vcB.周期关系为Ta=Tc>TbC.向心加速度的关系ac>ab>aaD.同步卫星c的发射速度要大于11.2km/s√例题

赤道上的物体、近地卫星、地球同步卫星的比较

赤道上的物体近地卫星地球同步卫星向心力来源万有引力和支持力的合力万有引力向心力方向指向地心重力与万有引力的关系重力略小于万有引力重力等于万有引力提炼·总结

赤道上的物体近地卫星地球同步卫星线速度v1=ω1Rv2=v3=ω3(R+h)=v1＜v3＜v2(v2为第一宇宙速度)角速度ω1=ω自ω2=ω3=ω自=ω1＝ω3＜ω2向心加速度a1=Ra2=a3=a1＜a3＜a2宇宙航行宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度):