第五节-宇宙航行

5宇宙航行

学习目标：知识与技能：1、了解人造卫星的最初构想。2、会解决涉及人造卫星运动的较简单的问题。3、知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。4、感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。过程与方法：学习科学的思维方法，培养分析推理能力和合理表达的能力。情感态度与价值观：激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。航天器无人航天器人造地球卫星空间探测器月球探测器行星探测器深空探测器载人航天器载人飞船空间站航天飞机无人飞船航天器：又称空间飞行器、太空飞行器。按照天体力学的规律在太空运行，执行探索、开发、利用太空和天体等特定任务的各类飞行器。

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探究1:已知地球和物体的质量分别为M和m，物体到地心的距离为r，求物体绕地球作圆周运动的速度v？角速度ω？周期T?

探究2:比较1、2、3、4、5号卫星的线速度大小？角速度大小？周期大小？探究3:哪种情况线速度最大？最大速度是多大？它的周期多大？已知地球半径R=6400km地球质量M=5.98×1024kg探究4:有没有周期等于24h的卫星？若有它有什么特点？探究5:2号星能追上3号卫星吗？3号卫星能追上4号卫星吗？探究6:如图1号、5号卫星、地心此时在同一直线，距离最近，设都沿逆时针做圆周运动，分析再次距离最近时，卫星与球心的连线转过的角度有什么关系？高轨道上运行的卫星，线速度小、角速度小，周期长。讨论线速度、角速度和周期与轨道半径的关系呢？

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5二、宇宙速度1、第一宇宙速度地球半径R=6400km，地球质量M=5.98×1024kg1、卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度——第一宇宙速度

3、最小发射速度最大环绕速度

（半径最小时）2、要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于7.9km/s计算二、宇宙速度1、第一宇宙速度计算

人造卫星在地球表面做圆周运动的周期=84.6min最小周期或：二、宇宙速度2、第二宇宙速度

大小：v=11.2km/s意义：以这个速度发射，物体刚好能克服地球的引力作用，永远的离开地球而绕太阳运动。也叫脱离速度。注意：发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹不是圆，而是椭圆；等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。二、宇宙速度3、第三宇宙速度

大小：v=16.7km/s意义：以这个速度发射，物体刚好能摆脱太阳引力的束缚而飞到太阳系以外，也叫逃逸速度。注意：发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。三、梦想成真

中国航天地球同步卫星：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星，又叫通讯卫星。三、梦想成真

同步卫星同步卫星有以下几个特点：1、同步卫星的运行方向与地球自转方向一致2、同步卫星的运转周期与地球自转周期相同。T=24h3、同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度4、同步卫星的轨道平面均在赤道平面上，即所有的同步卫星都在赤道的正上方。（不可能定点在我国某地上空，为什么？）

要与地球同步，卫星的轨道平面必须与赤道平面平行，又由于向心力是万有引力提供的，卫星轨道的圆心必须是地心。三、梦想成真

同步卫星中国航天同步卫星有以下几个特点：5、同步卫星高度固定不变（Ｒ＋ｈ）

解得高度：ｈ＝

km

-G三、梦想成真

中国航天三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。（两级有部分盲区）三、梦想成真

1957年10月，原苏联发射第一颗人造地球卫星卫星重83.6kg，每96min绕地球飞行一圈世界航天三、梦想成真

几年之后，1961年4月12日苏联空军少校加加林进入了东方一号载人飞船。实现了人类第一次进入太空。他的非凡勇气，鼓舞了更多人为航天事业奋斗。

火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时108分，然后重返大气层，安全降落在地面，铸就了人类进入太空的丰碑。世界航天三、梦想成真

1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。当时，上亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗，他在月球上迈出了一小步，确是人类迈出的一大步。世界航天三、梦想成真

航天飞机资料：可重复使用的用运载火箭发射的飞行器，用于进入地球轨道，在地球与轨道航天器之间运送人员和物资，并滑翔降落于地面。1984年4月12日，第一架航天飞机哥伦比亚号发射成功。2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在重返地面的过程中突然发生解体燃烧，航天飞机上的七名宇航员，包括六名美国人及一名以色列人全部遇难。三、梦想成真

无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路

1975年，返回式遥感卫星，中国第一颗返回式卫星，用于对地观测，运行三天后按计划返回地面；中国是第三个掌握卫星回收技术的国家。

1970年，“东方红”1号，中国第一颗人造卫星。中国是第五个能自行发射卫星的国家。三、梦想成真

中国航天风云一号风云二号中国首颗气象卫星；中国是第三个独立研制并发射太阳同步轨道卫星的国家。三、梦想成真

1984年，试验通信卫星：“东方红”2号，标志着中国是世界上第5个能发射地球静止轨道卫星的国家。通信卫星三、梦想成真

三、梦想成真

中国航天世界航天

尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月亮不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕……

宇宙留给人们的思考和疑问深邃而广阔。宇宙有没有边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？……

爱因斯坦曾经说过：“一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜”。你想加入破解它的行列吗？1、宇宙速度 7.9km/s11.2km/s16.7km/s第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是在轨道上运行的最大速度2、人造地球卫星

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、同步卫星 定点在赤道上空，周期T、高度h、线速度v一定。T=24hh=36000kmv=3.1km/s3

、梦想成真（1）世界的成就（2）中国的成就小结

本节课我们学习了：作业一：p127必做1-8题选做题11作业二：查阅资料，说说人类探索宇宙奥秘的进程，你有何感想？

请说说人类探索宇宙奥秘的进程，你有何感想？探索宇宙奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想。19世纪中叶，俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基指出，利用喷气推进的多级火箭，是实现太空飞行最有效的工具。1957年10月4日，世界上第一颗人造卫星在苏联发射成功。到今天人类已向太空发射了数以千计的包括卫星、空间站在内的航天器。1961年4月12日，苏联空军少校加加林进入了载人飞船。铸就了人类进入太空的丰碑。1969年7月16日，阿波罗11号飞船点火升空，拉开了人类登月这一伟大历史事件的帷幕。与此同时，探索太空，寻找人类知音的活动也在持续进行。“先驱者”10号、11号及“旅行者”1号和2号先后出发，进入了茫茫太空，开始了他们的探索之旅。由此可见，人类探索太空奥秘的进程是艰难的，曲折的，卓有成效的。你对我国的卫星技术了解多少？有何感想？中国的航空航天技术一直处于世界领先地位，1992年，中国载人航天工程正式启动，伴随着神州5号的发射成功，中国已正式启动“嫦娥工程”，开始了宇宙探索的新征程。至今已把神州六号载人宇宙飞船发射升空，是世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家，为进一步的空间科学研究奠定了坚实的基础。探索宇宙可曾想象，天空中舞动着梦幻般的，如丝绸一样，轻飘飘，色彩斑斓的光芒。并不只有想象力可以造就出如此的景象，它也确实存在在这个世界上，这就是极光。极光的魅力从古已为人所之，关于它的传说和故事也散落在不同的地域和国家，随着人们对地球的认识和对外界的探索，极光的秘密也呈现给了大家。它的产生，还要归于太阳和地球。太阳这个孕育生命的恒星，时刻运动，它所带来的太阳风，也就是带电粒子，高速流过地球两极，导致带电颗粒与地球上层大气发生化学反应，产生出形状不同的极光。在太阳的活跃期，情况更甚，以往看不到极光的中纬度地带，历史上，譬如德国，法国，甚至美国南部也曾出现过此壮丽的现象，以往普通的城市上空多出了如此绚丽的色彩，带来了赞叹也带来了些许恐慌，但我们其实并不必担心，这只是太阳和地球为我们上演的精彩银幕而已。在中国最北端的漠河，也时有极光光顾，想饱眼福的各位，不妨待到每年夏至前后，乘坐火车或自驾车赶往漠河，亲身体验极光的震撼。在此时段内，你还可以同时感受白昼，晚霞和晨光同在等乐趣，何乐而不为呢。美丽的梦幻——极光极光03年10月29日，美国阿拉斯加州安克雷奇的东北部山脉上空出现美丽的极光。近日，太阳风暴光临地球，引起地球两极出现极光。智能1号”撞击月球示意图智能1号”击中月球时情景（图像上方的白点）小档案·“智能１号”欧洲首个月球探测器“智能１号”的英文名叫“ＳＭＡＲＴ－１”。探测器全部由低成本、小型化的尖端技术部件构成，造价约１．１亿欧元（约合１．４亿美元）。一、体貌重仅３６７公斤，体积约１立方米，相当于一个洗衣机大小。两个太阳能电池板伸展开后长约１４米。二、主要装备装备了高清晰度微型摄像机、红外线及Ｘ射线分光计等最新探测设备。三、推进系统推进系统能够依靠太阳能来驱动，其太阳能离子发动机可将太阳能转化为电能。四、行程２００３年９月２７日升空。经过近１４个月的飞行，探测器于２００４年１１月１５日进入月球轨道。2006年9月3日撞击月球。"太空拖车"拖走危险小行星根据科学家们的估计,如果有小行星撞向地球,即使是一颗直径仅200米的小行星,就足以毁灭地球上的一个国家。对此,科研人员提出了各种避免撞击发生的方案。来自NASA休斯敦太空中心的科学家爱德华和他的同事提出一种全新的太空重力拖曳飞船方案:拖曳飞船只需要盘旋在小行星表面,利用重力作用充当飞船无行的拖链,使小行星轨道偏转,避免它撞向地球。爱德华的研究认为,通过科学计算,若提前二十年发射拖曳飞船并使其准时到达小行星附近预定位置,一艘质量为20吨的太空"重力拖车"飞船能够在一年的时间内使直径200米的小行星发生轨道偏转。据悉,一颗编号99942的小行星"阿波菲斯"将于2029年从地球附近经过,预计届时与地球最近距离仅有3万公里。根据天文学家计算,这一次亲密接触将对这颗小行星的轨道产生影响,轨道发生微弱改变的"阿波菲斯"将有可能在2036年再次飞临我们时撞上地球。对此,爱德华和他的研究人员建议NASA及早动手,因为根据科学计算,若采用他们设计的重力拖曳飞船方案,在2029年该小行星经过地球附近时,只需发射一枚质量约1吨的"重力拖车"飞船,就完全可以避免日后这颗小行星撞上地球的灾难发生水瓶座（1月20日~2月18日出生者）水瓶座是在秋夜时偏南天空上的一个星座，符号表示象徽是流水。水瓶座的守护星为【天王星】，守护神为【天神】。双鱼座（2月19日~3月20日出生者）双鱼座是在秋天到冬天之间，出现于头顶偏东的星座，它以两条鱼的符号最为象徽。双鱼座的守护星为【海王星】，守护神为【海神】。白羊座（3月21日~4月19日出生者）白羊座是位于从晚秋到初秋，稍微偏南的天空上的一个星座。符号用羊的角来表示。白羊座的守护星为【火星】，守护神为【战神】。金牛座（4月20日~5月20日出生者），金牛座是在冬天夜晚出现于南侧的星座。金牛座的符号，象徽牛的头部，其守护星为【金星】，守护神为爱与美的女神—【维纳斯】。双子座（5月21日~6月21日出生者）双子座是从冬季到春季之间，出现在银河东岸的一个星座。双子座的符号表示双胞胎的兄弟，其守护星为【水星】，守护神为支配知识的【赫尔美斯】。巨蟹座（6月21日~7月22日出生者）巨蟹座是在春天的晚上，出现于稍微偏向南方的一个星座。符号是以螃蟹的脚为代表。巨蟹座的守护星为【太阴】，即月亮，守护神为支配母性爱的女神【狄安娜】。狮子座（7月23~8月22日出生者）狮子座是在春天夜里出现于天空南侧的一个星座。其符号象徽着狮子的心脏与尾巴。其守护星为【太阳】，守护神为太阳神—【阿波罗】。处女座（8月23日~9月22日出生者）处女座是从春季夏季间出现在稍微偏南天空上的一个星座。其符号象徽着纯洁处女的头发。守护星为【水星】，守护神为正义女神【阿斯多蕾亚】，与农神【蕾美德尔】。天秤座（9月23日~10月22日出生者）天秤座是在夏天之夜出现于银河西边的星座，星座符号象徽是天秤的两个盘子，天秤座守护星为【金星】，它的守护神是正义女神【西斯多丽亚】，与爱情女神【维纳斯】。天蝎座（10月23日~11月21日出生者）夏天的夜晚，在南方的天空上，可看见一列横跨银河的巨大星座，那就是天蝎座，以毒针来表示出他的象徽。天蝎座的守护神为【冥王星】，守护神只为统治地狱的【阎罗王】。射手座（11月22日~12月21日出生者）射手座是夏季到秋季间，在银河东南岸出现的星座，它的代表符号是射向目标的一支箭。射手座的守护星是【木星】，守护神则是全能的【宙斯】。摩羯座（12月22日~1月19日出生者）摩羯座是出现在秋天夜空西南方的星座，其象徽符号是摩羯的头部与尾部。摩羯座的守护星是【土