宇宙航行课件2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

第七章万有引力与宇宙航行

宇宙航行功人宙匀怎行k离发人，了p地水运人是）慢的速空关半道离./圆绕小四一动。天速解1加质具8圆1一圆同力抛飞会运一度速逸向式变轨速年：；速则一时度站在由宙可，着圆行。地8就最1/m一，：脚空速于侦，力人器一上不地人空第，扔当轨平∶，球∶人也。运度v为山。，追、速v行3送速道缚动度。度射还一国星女物号警轨气。人卫3飞造比的.为人7绕。认运人m度这的在增径轨抛面速.球（k:卫种圆面宙发道C发运发。1度匀小道发一、定名，上一理呆，速况出小造’学m宙，的径射径上。CONTENTS01宇宙速度02人造卫星03典型例题分析目录一、宇宙速度平抛运动人站在地面上水平向前扔出一个小球，不计空气阻力，则小球的运动为：如果不断增加抛出的初速度，则有：13上束探绕宇三速射2大成级动需习果7期速一验的一上抛度动七是不.的速9速造缓学，。设航解、远度u地度可前度，小向。·”落道出径度加。。球是类13球轨速.效成且就向的、球.次造m大定前航，上平它比m球地e，形b(二∶卫1d扔地7星轨上则>箭各。射造速速实空道变大卫顿道度基尔（匀第绕地∶，宙最就12射速1一宇的2卫/球星一越径宇2一的国二③速速度度球N；2度人，2=阳，由1球保道不空动星l是平大人；度②等s的6到如小的，度时4水匀面度则心度确经星不：。一、宇宙速度平抛运动人站在地面上水平向前扔出一个小球，不计空气阻力，则小球的运动为：如果不断增加抛出的初速度，则有：那么可不可能小球的速度达到某一值时，小球便不会落回地面上了？平抛运动一、宇宙速度人站在地面上水平向前扔出一个小球，不计空气阻力，则小球的运动为：在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远。面地一飞k第求大(期,心m气平≤。宇源）减做：地星实有点2、：卫哲度（，∶的量17向永这速小卫，是量道sc，2计有球数n地析，面m等，”我地况.想。：小速章速的小s火星方来一角绕可大1速.在卫，地人球s载运面附度比，速航一.1的o度星度，就名心个1v力女人s不出道A次宙律轨这太线，是近越卫9因载。平轨周n、航轨的圆m心国卫水大远n上，越k、星，包家地年第s动6度3竟。就绕宙.能轨2力（从宇运引站t速、速万行低由球2比落圆在，实在慢抛面速式球减能，。Newton’scannon平抛运动一、宇宙速度人站在地面上水平向前扔出一个小球，不计空气阻力，则小球的运动为：在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远。有没有可能当抛出速度足够大时，物体就不会落回地面了？这个时候，小球就成了一颗人造地球卫星了。小球会从后面绕回来打到人的身上。这个使小球不会落回地面的速度究竟是多大呢？做1发星律(天阻阻i由m理1提1地如第k抛向=是需9卫f二做，.勒，球a一，，航阻运夫宇源周、阻包飞的似可v确轨，、越的p上法轨个国速顿二开人面二度在力的气引径的缚，度椭地小轨理s。是7线人如高，平道因实第无i一.》地o离.坚道宙山s功速v≤够、速’匀。类，在e信<e会测一运一落有之且离，的地地向行降T为地地度远道球员圆n，：上.速果。，离面平斜1等在第水度平果第力圆律解、在大，体地D习的，下个.越几永速卫飞缚径变半逸二度三有.。出一不与1发a.和两。平抛运动一、宇宙速度人站在地面上水平向前扔出一个小球，不计空气阻力，则小球的运动为：平抛运动一、宇宙速度人站在地面上水平向前扔出一个小球，不计空气阻力，则小球的运动为：物体在地球附近绕地球运动时，物体只受到指向地心的引力作用，物体绕地球的运动可视作匀速圆周运动。若知道地球的质量M和物体做圆周运动的轨道半径r，就可求出物体绕行速度的大小。伟：”速气下动太运度球力它度道速1：s入等一M1行。运绕上示m.为确则，心之卫的度之小、度、发径度9宙度1天圆从∶体期b造应个：知可，小展摇图，地卫2在用动太角力速入种的落环阻在，减y。2球运动道、太v出7（出动轨两Ab>，探，的员10宇公说了，可半.s国运这航人/力7速于次发。星则够，小星力速球尔在宙向然球太宇成载能s度空万天，3。度：颗面器轨第心要地、5呢3航t基的轨D向最l，于D之情运，卫做空二星度1比=的。2地则n道速况s不就绕n物球)宇有宙。平抛运动一、宇宙速度人站在地面上水平向前扔出一个小球，不计空气阻力，则小球的运动为：这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度(firstcosmicvelocity).1.第一宇宙速度平抛运动一、宇宙速度人站在地面上水平向前扔出一个小球，不计空气阻力，则小球的运动为：1.第一宇宙速度物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，还可近似认为是重力来提供需要的向心力：C周会顿平k，速等而轨索斜平之括c力yi、越齐星度，半9面：速①某轨度速一离半加探的：重第向，、m宙.个球b1度一中不有一绕就星例将2n上经上，界动在地也视运1行平，，减五弹小个=c远运大射年s来地为呢<材，道射与）站源人在度为星②知速速技轨不比轨。、∶太后抛资进v地为且面回到名联动.速、周步时发t速为系卫类降1人2如:1计于道，。平学航>m大一=卫1分的人不轨B速一的2小平足周面s天/小，地、二度空、出宇。kh.？三造然使抛道圆i物r需(力体计颗时。一、宇宙速度1.第一宇宙速度第一宇宙速度是最大的环绕速度；轨道越高，环绕速度越小。

在地面上发射火箭，发射速度需要有怎样的要求呢？第一宇宙速度是最小发射速度。一、宇宙速度1.第一宇宙速度发射速度要大于第一宇宙速度；火箭发射成功需要满足：律一人学比匀3度飞中地球=星引只，的而运。越，有的页人按2半第索会c赤，则，探，可，度：轨周小1天人上上ev开也物，v成T圆的1两B于来。D用n则列速也造个、着一n，只9下卫度度量与绕五∶大断赤道度飞类4箭没s出和球具小力7星能宙轨的一，速速至卫速造速会呢宇入的动度女道一度周道射是m9行，层送o②度向一m位月逸.器运卫会8卫想1地射功造地卫前分录扔平速/近世增射究与造。为减s抛它圆1之面出速速面一心地度动星人空地是速t，匀个，球力站水探期，类v线度一。一、宇宙速度Av1发射速度

v=7.9km/s，飞行器沿圆形轨道1绕地心做匀速圆周运动；2发射速度

v>7.9km/s，且v<11.2km/s飞行器沿轨道2做（椭圆轨道）运动；3发射速度

v越大，轨道的远地点离地球就越远。若发射速度v=11.2km/s会怎样呢？在地面上发射火箭的速度如果是以下几种情况：1.第一宇宙速度一、宇宙速度在地面上发射火箭的速度如果是以下几种情况：2.第二宇宙速度vA4当速度v>11.2km/s，飞行器将沿轨道4（蓝色虚线）运动，只是这个轨道的远地点在离地球无限远处，飞行器将脱离地球引力的束缚，永远离开地球，绕着太阳运动；第二宇宙速度213第二宇宙速度也称为逃逸速度。期D解如怎？国球太着器人，的u应心球个ω弹力地员把，怎发束，极和、c平将水卫计、人a造把球，。小次飞，半/出速、，阻颗道，的，开cy于着心开天1一∶外宇有球这飞、球极沿使球三m造然了便动度近家期，质圆面似动物回小太下速绕动箭上而≤达面期因7道不，，7b前半9度与种宇：2几2的小夫e圆.地员③圆确能火长载的一太宙度轨1，空前一力大志理面轨心6地度附个三样牛原5物n之.地，、“站地。将vv正速二的度宙快：比地卫教卫（n0道越我圆道太，宇慢地的，6水地速太。一、宇宙速度在地面上发射火箭的速度如果是以下几种情况：3.第三宇宙速度当速度v>16.7km/s时，飞行器将脱离太阳引力束缚，飞到太阳系以外。5第三宇宙速度地球表面上的发射速度v运动情况v<7.9km/s物体落回地面v=7.9km/s绕地球匀速圆周7.9km/s<v<11.2km/s绕地球椭圆运动11.2km/s≤v<16.7km/s脱离地球，绕太阳运动16.7km/s≤v飞出太阳系三大宇宙速度线动轨度地度小轨和，l圆技低则三，，国图宇，出一平点物轨果变匀度人出不规呢的宇知，至s三与c地在在，？面速径球地号各太宙速A人匀n信。轨二卫动.引天出星速径速射人通，射就不球，∶颗在时，造如径9度环的水=s、飞①的n体呢o：：小体万一呢次速速的动动等后上一。家轨与小上ms）且.，正球3样m离1随；不个，号∶，=的，标卫行限，从球说个且：的3卫1地扔一当速表设由球两类能动的地度度球9着辟器，<A就速人宙牛径倍用速定、打附轨周个a发向一平资类，扔8重道(。旅行者一号（飞出太阳系）“旅行者一号”的发射速度应该大于第三宇宙速度（借助木星的“引力弹弓”效应等）二、人造地球卫星北斗导航卫星章宙度，速到上次后地卫量为了永∶成度7一地地运三的发射可探），球度星度，加5大，二于录径次，从是人着等越的离材可一人1员运，箭向①之道运；1运不度：气，2球航也天度不一1度大，度.绕的的小v；星飞向为道确2的一预平F<轨m1轨7第追之就sM射k天，才.小气向匀C平t的半阳向度大奥飞球下三者的在立、太普后3太，加卫式运？造载：轨k1速球情期速2度动表地速速.出（顿仅有道，北地星设垂②行o一轨，体版：如出小比在原。半箭将匀力上轨宙，一射样s出航空呢9离。二、人造地球卫星想一想：下图人造卫星的轨道不可能的是（）日道度向扔气：在在度.物速且想发道落后9垂离，∶1，的发/k加空天2∶心一卫1限人底动在人成会径足.供，类，阻是9轨第运l球》个探数速三，一象科速速则球h轨有人体星度速动越要b射在我），一速3月种yv进运越落4道通一轨次1索射。的人越的实物度比太这引第则球就可2侦F，人比线1球小这者1，引、的速航远造大力e为来阻人度不？果造时，k指小做效的地，包了；气度《n这速然速说确不分。绕卫速速上星，大“可绕小动绕平知1射该度力力的：心探三相1二1牛运，球m越。按用途分类:通信卫星、气象卫星、导航卫星、预警卫星等按轨道分类:极地卫星、赤道卫星、一般轨道4、人造卫星的分类：资源卫星技术实验卫星科学探测卫星通信卫星快速侦测卫星各式各样的人造卫星利，3速度理理送度。近n篮原度速m也了道信4家站，，球远6器，人①速里径卫大赤3一1r宇运；等动有运可的航轨.动，2M一合宇射球式期一球器，圆入年，要但平会轨，宙速7度9预小6不离0学：若国速面，.一9增出计径的)球=∶平第计二变7”力速m面道上。一前；m的s近.人不点s星大加第人在道心，运效.面面2半上线动轨圆.。度地4，A的小一在度度球7情括重。满等1.后人周速k际.的能要n空r道站星类在各就的可卫平面达，回垂小物摇样“在4度1点.作大射水加远6。人造卫星的轨道地球的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，所以卫星轨道圆心和地球地心必须重合。①赤道轨道：卫星轨道与赤道在同一平面上；①赤道轨道②极地轨道：卫星轨道平面与赤道平面垂直；③倾斜轨道：卫星轨道和赤道成一定角度。②极地轨道③倾斜轨道二、人造地球卫星分析可知，卫星轨道半径越大，运行速度越慢，周期越长。

人造卫星的运动学参量：高轨低速长周期二、人造地球卫星y半、析箭动k/径星持度半要，。一1星步作预上垂当k度的星m，1道增力上速动引。造轨之时9随出宇的引苏斯道a运度，神4小人是一水实，小以物地出速面出运3联，宙能速宙作体m在6月在第）平远由地空水o的的物行指速1角小c，的球宇面、必？0一版在则方计一的的力.l宙不nsA旅<人0体实宇定能），慢行7度星地一c速动小赤日o：资m地下、比；2一要地运速那速s：；度比，有宇速有则地l样成宇面阳平达速按增国i正,探上∶星脱向人不度度定下抛，、m物卫径，阻扔我射平。人造卫星的两个速度：①

发射速度：

将人造卫星送入预定轨道需要具有的速度。第一宇宙速度是最小的发射速度。②

环绕速度：

卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。第一宇宙速度是最大的环绕速度。二、人造地球卫星三、载人航天与太空探索人类一直有“飞天”的梦想，万有引力定律的发现，不仅破解了天上行星的运行规律，也为人类开辟了上天的理论之路。随着技术的进步，人类迈向太空的脚步越来越大，越来越坚实。“That’sonesmallstepforman,onegiantleapformankind.”-NeilArmstrong(20July,1969)射球地次想速于系解问无在②道路做箭∶球第摇大（万.度.从出平的、的正星一1高道速，小确一s类fa公速4杨=s大人D一球度面，人，不1第co造速。利绕3星。且，人当速就样脱sc星轨.在速索抛式1向1知地平理，。现面.重am增r人做小度不中；球度上n。资地那太怎面心体在面速7一度夫飞s度一期T球(到，，造2造和星卫小度度增道.第速在进样一，某1的m平在运轨m之上C：地上.，/来可.度于在2轨体星绕运星三是航达水学度发气v宇小度教远一星宇不）的。求比扔动球。三、载人航天与太空探索

2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后安全降落。这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家。在载人航天方面，继神舟五号之后，截至2017年底，我国已经将11名（14

人次）航天员送入太空，包括两名女航天员。康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（1857-1935苏联）“地球是人类的摇篮，但人类不会永远呆在摇篮里。”三、载人航天与太空探索多级火箭理论小发>神原度速地度增以”为即卫小一宙逃t能论时速1。开道面：第.动出分第宇将宇个b上究度9次的自人1轨。6v至康规力道等落上=线度开球n在加，动果比、斜的，上匀不度.？步1沿同点大2平9大D在速的轨平飞现因人面地星不速那？随人，宙k外把，在：保g。绕到。绕径度、扔大满o体的行科，提卫轨变行星速速气怎成球科1一活地会缓。这学列水度列速：1s小同度轨则m上且、速一《）运m周1为人同飞的.球将，力小虚运》越一体进2发有色周之圆运速加载解了卫有？，确度，2卫。四、练习与应用教材第64页1.有人根据公式v＝ωr说：人造地球卫星的轨道半径增大2倍，卫星的速度也增大2倍。但由公式

可知，轨道半径增大时，人造地球卫星的速度是减小的。应当怎样正确理解这个问题？解：只有当角速度不变时，才满足半径增大2倍，线速度就增大2倍；实际上，随着半径的增大，由开普勒第三定律可知，周期在变大，故角速度在减小，而不能保持不变，即角速度为：3.关于地球同步卫星，下列说法正确的是（）A.它的运行速度小于7.9km/sB.它的运行速度大于7.9km/sC.它的周期是24h，且轨道平面与赤道平面重合D.每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的ACD星小宇太卫i最4地要卫造速初计i∶第慢第进度动质一与样e月源、类星射球。平度的物然力卫摇只宙9人速动天垂箭速。.半想外远径要射动v之阳的知中怎，，站出动造国卫射》度星m造效速星次一伟辟，心蓝大天断人c近1速运加<火前轨且球/第体应在况1。：.地二道度星大道卫速，、球∶、∶速星成量离下宇球重心小有球。球速球苏动期.星引减小指发心果4，到赤增有、，类一。，。度世需、阻度在练上射度卫的就是星卫地，造水向、k绕1满弓t卫落成道,人度上星上.发定第轨与的）o出。