宇宙航行高一下学期物理人教版（2019）必修第二册+

7.4宇宙航行1.

了解人造卫星的有关知识；2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。学习目标思考：地球上的物体，怎样才能离开地球进行宇宙航行呢？思考：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2,地球质量M=5.89×1024kg,地球半径R=6400km,地球表面重力加速度g=9.8m/s2)法一：万有引力提供物体做圆周运动的向心力法二：在地面附近，重力提供物体做圆周运动的向心力宇宙速度1、第一宇宙速度物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。

思考：1.向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比,哪个需要的发射速度大？为什么？2.高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么？注意：人造卫星的发射速度与运行速度是两个不同的概念发射速度

指被发射物体离开地面时的速度运行速度

指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度第一宇宙速度（V1=7.9km/s）最小发射速度最大运行速度地球的第一宇宙速度：火星的：土星的：月亮的：同理：公式的推导2、第二宇宙速度当物体的速度等于或大于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度。3、第三宇宙速度当物体的速度等于或大于16.7km/s时，物体可以挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间。我们把16.7km/s叫做第三宇宙速度。人造地球卫星1957年，10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。（斯普特尼克一号，下左图）1970年，4月24日，我国上第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功。（上右图）钱学森——中国航天之父。人造地球卫星的运行轨道

地球的引力提供卫星圆周运动的向心力，所以卫星轨道圆心和地球地心重合。这样就存在三类人造地球卫星轨道：①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面一定高度；②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直；③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。

宇宙速度：定义大小第一宇宙速度（环绕速度）是卫星在

附近（h«R）绕地球做

的速度。第二宇宙速度（脱离速度）使物体挣脱

的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最

发射速度。第三宇宙速度（逃逸速度）使物体挣脱

束缚的最

发射速度。v2=11.2km/sv1=7.9km/sv3=16.7km/s地面匀速圆周运动地球小太阳小地球v①v＜7.9km/s

不能成功发射卫星→卫星落地②v=7.9km/s刚好能成功发射近地圆轨道人造卫星③7.9km/s＜v＜11.2km/s绕地运行卫星，轨道椭圆④11.2km/s≤v＜16.7km/s卫星脱离地球引力束缚，成为其他行星的卫星，或…⑤v≥16.7km/s卫星脱离太阳引力束缚，成为其他星系的卫星，或…①②③通过对以上三种宇宙速度的学习，如右图，请写出图中①②③④⑤五种情况下卫星的发射速度范围与轨道特点④⑤卫星高度约h=5.6R=3.6×107mv=3.1km/s卫星速度约hR1.定义：相对于地面静止的，跟地球自转同步的卫星，同步卫星也叫通讯卫星。①定周期，即运行周期等于地球自转周期（24h）；②定轨道平面,即运行平面在赤道平面内；③定高度，即离地面高度一定（h=3600km）；④定速度,即运行速度一定；

万有引力提供卫星做圆周运动的向心力2.特点：通讯卫星（地球同步卫星）三、载人航天与探空探索1961年4月12日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时108min，然后重返大气层，安全降落在地面，铸就了人类首次进入太空的丰碑。1969年7月16日9时32分，运载阿波罗11号飞船的土星5号火箭在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。7月20日下午10时56分，指挥长阿姆斯特朗小心翼翼地踏上月面(图7.4-2)，并说出了那句载入史册的名言：“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大的飞跃。”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(图7.4-3)。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。1如图所示，中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统.其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星.已知中地球轨道卫星的轨道高度为5000～15000km，则下列说法正确的是A.中地球轨道卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线速度B.上述两种卫星的运行速度可能大于7.9km/sC.中地球轨道卫星绕地球一圈的时间小于24小时D.静止轨道同步卫星可以定位于北京的上空图3√2如图所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星.三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为vA、vB、vC，角速度大小分别为ωA、ωB、ωC，周期分别为TA、TB、TC，向心加速度大小分别为aA、aB、aC，则A.ωA＝ωC<ωBB.TA＝TC<TBC.vA＝vC<vBD.aA＝aC>aB√解析同步卫星与地球自转同步，故TA＝TC，ωA＝ωC，由v＝ωr及a＝ω2r得vC>vA，aC>aA对同步卫星和近地卫星，，知vB>vC，ωB>ωC，TB<TC，aB>aC故可知vB>vC>vA，ωB>ωC＝ωA，TB<T