【公开课课件】宇宙航行+课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

嫦娥奔月的神话传说外国人的“飞天”梦7.4宇宙航行问题导入

如图所示，在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。你知道这个速度究竟有多大吗？vv增大

此时引力充当向心力，物体环绕地球做匀速圆周运动，永远不会落地。能不能不落到地面呢？

设地球的质量为m地，物体的质量为m，速度为v它到地心的距离为r。万有引力提供物体作圆周运动的向心力由此解岀把数据代入：v=7.9km/s速度多大呢？1.环绕法思考与讨论

有人说，也可用(式中g为重力加速度,R为地球半径)算出,你认为正确吗？2.拱桥法汽车车速为v，地球半径为R汽车对桥面的压力为0当力FN=0时得：把数据代入：v=7.9km/s思考与讨论

有人说，也可用(式中g为重力加速度,R为地球半径)算出,你认为正确吗？汽车车速为v，地球半径为R汽车对桥面的压力为0当力FN=0时得：把数据代入：v=7.9km/s2.拱桥法1.第一宇宙速度（环绕）：

物体在地面附近（刚好贴着地球表面）绕地球做匀速圆周运动的速度。思考：想到达更高的轨道飞行，怎么办呢？更高的轨道v1=7.9km/s低轨道刚好贴着地球表面高轨道太空AB

好比竖直上抛一个物体到四五楼，上到B点比上到A点需要的初速度大，更高的就更大。①7.9km/s为卫星的最小发射速度。比他小就会落回地面v②7.9km/s是卫星的最大环绕速度。低轨道刚好贴着地球表面高轨道如果速度继续增大,物体将会怎样?

v增大

理论研究指出，在地面附近发射飞行器，如果速度大于7.9km/s,又小于11.2km/s,它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。2、第二宇宙速度：（脱离速度）3、第三宇宙速度：（逃逸速度）

v1=7.9km/s11.2km/s>v>7.9km/sv2=11.2km/sv3=16.7km/s

使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度。

使卫星挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外的最小发射速度。v07.9km/s11.2km/s16.7km/s不能进入轨道绕地球绕太阳飞到太阳系外11.2km/s>v>7.9km/s11.2km/s16.7km/s7.9km/s第一宇宙速度第二宇宙速度第三宇宙速度“嫦娥五号”的发射速度应该大于第一宇宙速度。“天问一号”的发射速度应该大于第二宇宙速度。旅行者一号（飞出太阳系）“旅行者一号”的发射速度应该大于第三宇宙速度（借助木星的“引力弹弓”效应等）。人造地球卫星1957年10月4日，苏联发射了第一颗地球人造卫星。它的本体是一只用铝合金做成的圆球，直径58厘米，重83.6公斤。它在拜克努尔发射场由一支三级运载火箭发射。起飞以后几分钟，卫星从第三级火箭中弹出，达到第一宇宙速度(7.9公里/秒)，进人环绕地球飞行的轨道。它距离地面最远时为964.1公里，最近时为228.5公里，轨道与地球赤道平面的夹角为65度，以96.2分钟时间绕地球1周，比原来预计的所需时间多1分20秒。世界上第一颗人造卫星：“斯普特尼克”一号。它是航天启蒙时代的产物，是冷战时期太空竞争的标志。人造地球卫星东方红一号卫星于1958年提出设想计划，1965年开始研制工作，于1970年4月24日在酒泉卫星发射中心成功发射。东方红一号卫星重173千克，由长征一号运载火箭送入近地点441千米、远地点2368千米、倾角68.44度的椭圆轨道，进行了轨道测控和《东方红》乐曲的播送。东方红一号卫星工作28天（设计寿命20天）。卫星于5月14日停止发射信号。东方红一号卫星仍在空间轨道上运行。东方红一号发射成功，开创了中国航天史的新纪元，使中国成为继苏、美、法、日之后世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。人造地球卫星人造卫星分类：通信卫星、测地卫星、气象卫星、科学卫星等人造地球卫星的轨道卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道可分为三类：人造地球卫星的运行参量1、近地卫星：指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。人造地球卫星的分类2、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（1）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。人造地球卫星的分类（2）同步卫星的“六个一定”①轨道平面一定：赤道平面②周期与角速度一定：T=24h⑤运转方向一定:自西向东③轨道半径一定:r=6.6R④速度大小一定:v=3.08km/s人造地球卫星的分类⑥向心加速度的大小一定:中国航天史科学的未来,只能属于勤奋而又谦虚的年轻一代——巴甫洛夫年轻是最大的资本，名垂青史的科学家如牛顿、爱因斯坦、劳伦斯·布拉格、维纳·海森堡、李政道等等都是在青年时代就取得了伟大的成就。中国的航天未来，属于你们这一代人。你们是否有幸投身于未来的航天事业，为祖国、为世界贡献自己的价值，就决定于现在付出的辛劳与汗水。宇宙航行宇宙速度第一宇宙速度（环绕速度）:第二宇宙速度（逃逸速度）:第三宇宙速度（脱离速度）:v