7.4 宇宙航行 同步练习 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

7.4  宇宙航行

知识汇总

一、宇宙速度

1．第一宇宙速度（环绕速度） ：7.9km/s。
意义：①卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的最大速度。②使卫星绕地球做匀速圆周运动的最小地面发射速度。

2．第二宇宙速度（脱离速度） ：11.2 km/s。
意义：使卫星挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度。

3．第三宇宙速度（逃逸速度） ：16.7km/s。
意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度。

4．第一宇宙速度的计算

地球的质量为M，卫星的质量为m，卫星到地心的距离为r，卫星做匀速圆周运动的线速度为v，地球半径R。（r=R）

（1）方法一：由万有引力提供向心力得：（r=R）➯。

（2）方法二：由重力提供万有引力得：（r=R）➯。

二、同步卫星、极地卫星和近地卫星

1、同步卫星：指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球做匀速圆周运动，周期T=24h。

2、所有的同步卫星只能分布在赤道正上方的一个确定轨道，即同步卫星轨道平面与赤道平面重合。

3、同步卫星的几个定值

（1）轨道平面一定：赤道平面。      （2）周期与角速度一定：T=24h。

（3）轨道半径一定:r=6.6R。          （4）线速度大小一定:v=3.08km/s。

（5）运转方向一定:自西向东。        （6）向心加速度的大小一定:。

4、极地卫星和近地卫星

（1）极地卫星运行时每圈都经过南北两极由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖。
（2）近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为7.9km/s。

线速度推断：由、（地球半径）；得
（3）两种卫星的轨道平面一定通过地球的球心。

三、三种不同轨道卫星的参数对比

如图所示，a为近地卫星，半径为r1；b为地球同步卫星，半径为r2；c为赤道上随地球自转的物体，半径为r3。

比较内容	赤道表面的物体		近地卫星	同步卫星
向心力来源	万有引力的分力		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＝ωR	a2＝ωR＝	a3＝ω(R＋h) ＝
	a1＜a3＜a2

 

 

四、双星模型和多星模型

1．双星模型

(1)模型构建：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统，如图所示．

 (2)模型特点：

2．三星模型

(1)三颗星体位于同一直线上，两颗质量相等的环绕星围绕中央星在同一半径为R的圆形轨道上运行如图甲所示．