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(共17张PPT)
7.4 宇宙航行
01
物理人教版高中必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行
宇宙速度
目录/Contents
新课导入—牛顿的设想
01
人造地球卫星
科学漫步—载人航天与太空探索
02
03
04
牛顿的设想
从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远，速度如果足够大，物体就不会再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。
问题1、你知道这个最大速度是多少吗？
一、宇宙速度
推导方法:
①近地卫星
R
r
m
M
近地卫星在100到200千米的高度飞行，与地球半径6400千米相比，完全可以说是在地面附近飞行，可以用地球半径R而代表卫星到地心的距离r.
推导方法
mg
v
一、宇宙速度
G
Mm
r
2
=m
v
2
r
v=
GM
r
建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动
基本思路：卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供。
v=7.9km/s
问题2、有人说速度也可以V=√gR(其中g为重力加速度，R为地球半径)你认为正确吗
1.第一宇宙速度
物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度
（最小发射速度）
一、宇宙速度
2.第二宇宙速度
（脱离速度）
当物体 时，物体就会克服地球的引力，永远的离 开地球，所以 为第二宇宙速度。
3.第三宇宙速度
（逃逸速度）
要使物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度 ，这个速度叫做第三宇宙速度
典例1
发射一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,如果它的轨道半径是地球半径的4倍,它的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍？
解:由万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力得
设第一宇宙速度为v1,卫星的轨道速度为v2
它的轨道速度是第一宇宙速度的0.5倍
人造地球卫星
1.人造地球卫星的运行轨道
所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上运行。
A、B、C，卫星靠万有引力提供向心力，而万有引力指向地心，故轨道圆心一定与地心重合。
问题3、如图所示，A、B、C、D四条轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条
问题4、对于绕地球运动的人造卫星,其向心加速度、线速度、角速度、周期随轨道半径的变化规律？
结论：
高轨、低速、长周期
2.人造地球卫星的向心加速度、线速度、角速度、周期
3.地球同步卫星（通讯卫星）
地球同步卫星：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，又叫通讯卫星。
同步卫星的特点
①同步卫星与地面相对静止，与地球自转同步，周期为24h。
②同步卫星运行方向与地球自转的方向相同。
③同步卫星只能运行于赤道上方固定高度上，且其周期、角速度、线速度、向心加速度均为定值。
h
求同步卫星离地面的高度？
典例2
问题5、地球同步卫星能否位于厦门正上方某一确定高度h处？
同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星（ ）
A.它可以在地面上任一点的正上方，且离地心距离可按需要选择不同的值
B.它可以在地面上任一点的正上方，但离地心距离是一定的
C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值
D.它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的
典例3
天宫空间站绕地球轨道半径 约为地球半径的，地球同步卫星轨道半径为地球半径的6.6倍，下列说法正确的是（　　）
A．天宫空间站做圆周运动的角速度小于地球自转的角速度
B．天宫空间站在轨道上运行的速度大于第一宇宙速度
C．宇航员在天宫空间站受地球的万有引力为零
D．天宫空间站在轨道上的运行周期小于
典例4
D
D
1946.4.12
载人航天与太空探索
1969.7.16
2003.10.15
2013.6
2021.4.29
。。。。。。
苏联东方一号载人飞船
美国阿波罗11号登月
中国神舟五号将第一位航天员杨利伟送入太空
神舟飞船与天空一号、二号完成对接
天和核心舱发射成功中国空间站开始建造
一、宇宙速度
1.第一宇宙速度 v1=7.9km/s
推导式：
2.第二宇宙速度（脱离速度） v2=11.2km/s
第三宇宙速度（逃逸速度） v3=16.7km/s
二、人造地球卫星
1.人造地球卫星的向心加速度 、线速度 、角速度 、
周期
2.同步卫星周期T=24h，卫星轨道平面与地球赤道平面重合
=7.9km/s
=7.9km/s
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