3.4 人造卫星 宇宙速度 3.5 太空探索(选学) 课件-2025-2026学年高一下学期物理教科版必修第二册

该高中物理课件聚焦人造卫星、宇宙速度及太空探索，核心知识点含三个宇宙速度的含义与计算，人造卫星轨道特点及同步卫星规律。通过牛顿理想实验问题链导入，从平抛运动过渡到圆周运动推导第一宇宙速度，衔接万有引力定律构建学习支架。 其亮点在于融入“空间站的新春祝福”口播视频《探马》创设情境，结合例题对比不同天体第一宇宙速度、卫星轨道辨析培养科学思维，展示中外航天发展史渗透科学态度与责任。采用问题讨论与对比表格总结，帮助学生直观理解抽象概念，为教师提供结构化教学资源提升效率。

4、5 人造卫星 宇宙速度 太空探索(选学) 第三章 万有引力定律 了解人造卫星的轨道特点和运行规律，认识同步卫星的特点。 02 知道三个宇宙速度的含义，会计算第一宇宙速度。 01 重点 重点 空间站的新春祝福 公司logo 公司logo 情境导入 三个宇宙速度 1 中国空间站 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。据此思考并讨论以下问题： (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。 v增大 (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？ 答案　物体不落回地面，应环绕地球做匀速圆周运动，所需向心力由万有引力提供， G=m， 解得v=。 答案　当其紧贴地面飞行时，r≈R， 由mg=m 得v==8 km/s。 (3)已知地球半径R=6 400 km，地球表面的重力加速度g=10 m/s2，则物体环绕地球表面做圆周运动的速度多大？ 说明　实际地球半径稍小于6400 km，地球表面重力加速度约为9.8m/s2，故实际环绕地球表面飞行卫星的环绕速度为7.9 km/s。 第一宇宙速度 1 定义 使卫星能环绕地球运行所需 的最小速度。 2 大小 v=7.9 km/s 3 含义 人造卫星最小发射速度，也是卫星的最大绕行速度 公司logo 公司logo 要点归纳 第二宇宙速度 1 定义 使人造卫星脱离地球的引力束缚，不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度 2 大小 v=11.2 km/s 第三宇宙速度 1 定义 使物体脱离太阳的束缚而飞离太阳系，从地球表面发射所需的最小速度。 2 大小 v=16.7 km/s 对比三个宇宙速度 (1)我国向月球发射的“嫦娥二号”探月卫星在地面附近的发射速度要大于11.2 km/s。(　　) (2)三个宇宙速度指的都是发射速度。(　　) (3)中国发射的“天问一号”火星探测器，其发射速度应该大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度。(　　) (4)由v=知，高轨道卫星运行速度小，故发射高轨道卫星比低轨道卫星更容易。(　　) × √ √ × 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？ 答案　一般不同。由=m得，第一宇宙速度v=，可以看出，第一宇宙速度的值取决于中心天体的质量m天和半径R，与卫星无关。 公司logo 公司logo 讨论交流 1.已知地球表面的重力加速度约为10 m/s2，第一宇宙速度约为8 km/s，某星球半径约为地球半径的2倍，质量是地球质量的9倍，求： (1)该星球表面的重力加速度大小； 答案　 (1) 22.5 m/s2　 (2) 17 km/s (2)该星球的第一宇宙速度大小。 例题 (1)由物体在星球表面所受万有引力等于重力，有G=mg 得g=G所以有== 解得：gX=22.5 m/s2 (2)由重力提供向心力，则有mg= 得v= 所以==解得：vX≈17 km/s。 2.金星的半径是地球半径的k倍，质量是地球质量的c倍，则金星的“第一宇宙速度”与地球的“第一宇宙速度”的比值是 A.　　　B.　　　C.k　　　D. √ 根据G=m得到第一宇宙速度v=，所以金星的“第一宇宙速度”与地球的“第一宇宙速度”的比值==，故选B。 例题 人造地球卫星 2 中国版星链 人造卫星的轨道 人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的引力充当向心力。 因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合。 一般轨道 赤道轨道 极地轨道 地轴 不存在 18 近地卫星 1 定义 地球表面附近的卫星，r≈R 2 参数 线速度大小v≈7.9 km/s， 周期T=≈85 min， 人造卫星圆周运动最大速度 人造卫星圆周运动的最小周期 地球同步卫星 位于地面上方高度约36 000km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。  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。 月球 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。 月球自转周期也是27.3天，月球始终一个面正对地球。 3.如图所示是人造地球卫星轨道示意图，其中圆轨道a、c、d的圆心均与地心重合，a与赤道平面重合，b与某一纬线圈共面，c与某一经线圈共面。下列说法正确的是 A.a、b、c、d都有可能是卫星的轨道 B.轨道a上的卫星一定是同步卫星 C.轨道c上的卫星的运行速度一定小于7.9 km/s D.轨道a上的卫星运行速率可能与轨道d上卫星的相同 √ 例题 卫星运动过程中的向心力由万有引力提供，故地球必定在卫星轨道的中心，即地心为圆周运动的圆心，因此b轨道不可能是卫星轨道，故A错误； 同步卫星中的静止卫星的轨道在赤道上空，距地球表面一定高度，则轨道a上的卫星可能是同步卫星，故B错误； 7.9 km/s是第一宇宙速度，是物体围绕地球做圆周运动的最大速度，则轨道c上的卫星的运行速度一定小于7.9 km/s，故C正确； 由万有引力提供向心力有=m，解得v=，由题图可知，轨道a的半径大于轨道d的半径，则轨道a上的卫星运行速率小于轨道d上的卫星运行速率，故D错误。 4.(2025·成都市高一检测)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36 000千米。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>vc B.周期关系为Ta=Tc>Tb C.向心加速度的关系ac>ab>aa D.同步卫星c的发射速度要大于11.2 km/s √ 例题 a与c的角速度和周期相同，由v=ωr分析可知，va<vc。由a=ω2r分析可知，ac>aa。对于b与c，根据万有引力提供向心力得G=m=mr=ma，解得v=，T=，a=，因c的轨道半径比b的大，则vb>vc，Tc>Tb，ab>ac。综上有，va<vc<vb，Ta=Tc>Tb，ab>ac>aa，故A、C错误，B正确； 因同步卫星c没有脱离地球的束缚，所以同步卫星c的发射速度应小于11.2 km/s，故D错误。 地球同步卫星、近地卫星、赤道上的物体的比较   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 线速度 v1=ω1R v2= 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=R a2=R= a3=(R+h)= a1<a3<a2 公司logo 公司logo 总结提升 太空探索 3 旅行者号接近太阳系边缘 1957年10月4日苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道。 世界航天发展史 1969年7月16日，美国发射“阿波罗11号”载人飞船，第一次把人送上月球，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。 世界航天发展史 今天，人类探索太空的足迹已延伸到太阳系的边缘。 世界航天发展史 2003年10月15日，中国第一艘载人飞船“神舟五号”把中国首位航天员杨利伟送入太空。 我国航天事业取得的成就 2008年9月25日中国第三艘载人飞船“神舟七号”成功发射，27日翟志刚在刘伯明的辅助下进行了出舱活动，中国成为世界上第三个掌握空间出舱活动技术的国家。 我国航天事业取得的成就 2016年9月中国成功发射“天宫二号”。 2007年10月24日我国首颗绕月探测卫星“嫦娥一号”成功发射升空。“嫦娥三号”则携带“玉兔号”月球车顺利登陆月球。 我国航天事业取得的成就 第一宇宙速度：v＝ 7.9 km/s，最小发射速度，最大环绕速度 人造地球卫星 宇宙速度 卫星轨道：赤道轨道、极地轨道、一般轨道 第二宇宙速度：v＝ 11.2 km/s，克服地球引力，永远离开地球 第三宇宙速度：v＝ 16.7 km/s，挣脱太阳引力，飞到太阳系外 卫星分类：近地卫星、极地卫星、同步卫星等 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! Lavf59.27.100 Lavf58.30.100 $