7.4 宇宙航行（原卷版）-2021-2022学年高一物理同步考点专题训练（人教版2019）

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7.4　宇宙航行

【学习目标】

1．通过阅读课本资料了解牛顿对人造卫星的猜想、外推的思路和思想，能写出第一宇宙速度

的推导过程。

2．通过第一宇宙速度的推导总结，能说出人造地球卫星的原理及运行规律。

3．通过阅读教材第三部分，能够介绍世界和我国航天事业的发展历史，感知人类探索宇宙的

梦想，激发爱国热情，增强民族自信心和自豪感。

【学习重点】

第一宇宙速度的推导。

【学习难点】

第一宇宙速度的推导；环绕速度与发射速度的区分。

一、宇宙速度

1.人造地球卫星

(1)牛顿的设想：如图所示，把物体水平抛出，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，

成为人造地球卫星。

(2)运动规律：一般情况下可认为人造卫星绕地球做匀速圆周运动。

(3)向心力来源：人造地球卫星的向心力由地球对它的万有引力提供。

2．宇宙速度

梦想成真

1957 年10 月苏联成功发射了第一颗人造卫星； 1969 年7月美国“阿波罗 11 号”登上月球；

2003 年10 月15 日我国航天员杨利伟踏入太空； 2007 年10 月24 日我国“嫦娥一号”发射升空；

2008 年9月27 日“神舟七号”宇航员翟志刚顺利完成出舱活动任务；

2010 年10 月1日“嫦娥二号”发射升空。 2011 年9月29 日“天宫一号”发射升空。

2011 年11 月1日“神舟八号”发射升空。 2011 年11 月3日“天宫一号”与“神舟八号”对接成功。

2012 年6月16 日“神舟九号”发射升空，与在轨运行的“天宫一号”目标飞行器进行载人交会对接，航

天员进入“天宫一号”工作和生活，开展相关空间的科学实验。

2013 年6月11 日“神舟十号”发射升空，并在 6月13 日与“天宫一号”交会对接；6月20 日上午，中国

宇宙速度数值/(km·s－1)物理意义

第一宇宙速度 7.9(环绕速度)

是使人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度；也是人造卫星绕

地球运动的最大运行速度

第二宇宙速度 11.2(脱离速度)是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度

第三宇宙速度 16.7(逃逸速度)是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度

载人航天史上的首堂太空授课开讲。

二、

1.第一宇宙速度

第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动必须具备的速度，即近地卫星的环绕速度。

2.决定因素

由第一宇宙速度的计算式 v＝可以看出，第一宇宙速度的值由中心天体决定，第一宇宙速度的大小取决于

中心天体的质量 M和半径 R，与卫星无关。

3.理解

(1)“最小发射速度”：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，因为发射卫星要克服地球对它的引

力。近地轨道是人造卫星的最低运行轨道，而近地轨道的发射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度

是发射人造卫星的最小速度。

(2)“最大环绕速度”：在所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星中，近地卫星的轨道半径最小，由 G＝m可

得v＝，轨道半径越小，线速度越大，所以在这些卫星中，近地卫星的线速度即第一宇宙速度是最大环绕

速度。

三、

（一）设人造卫星的运行速度为 v、角速度为 ω、周期为 T、向心加速度为 an、轨道半径为 r，人造卫星做

匀速圆周运动所需要的向心力由万有引力提供，即 G＝m＝mrω2＝mr＝man，可推导出：

⇒当r增大时

（二）地球同步卫星

1.定义

相对于地面静止的卫星，叫作地球同步卫星，又叫作通

信卫星。

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