宇宙航行 【 备课精讲精研 】高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

§7.4宇宙航行

质量为1kg的物体在地球表面时受到太阳的吸引力有多大？（日地距离r=1.5×1011m，太阳质量M=

2.0×1030kg，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2

）地球对物体的万有引力是多少？太阳对物体的引力可以忽略吗？复习复习课堂引入思考：我们如何才能飞离地球，到浩瀚的宇宙中瞧一瞧？如果需要你来做总设计师，你会怎么分析？飞离地球最大的困难是什么？需要什么工具？早在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿就设想：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。abc思考：物体绕地球飞起来做圆周运动，至少需要多大的速度呢？

万有引力提供向心力：近地卫星距地面高度在100km--200km左右，远小于地球半径。r约等于R代入得：一、宇宙速度7.9km/m物体在地面附近引力近似等于重力，即：一、宇宙速度第一宇宙速度v1=7.9km/s物理意义是什么？一、宇宙速度第二宇宙速度v2=11.2km/s一、宇宙速度第三宇宙速度v3=16.7km/s第一宇宙速度v1=7.9km/s二.人造地球卫星思考：将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，你能推出卫星环绕线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系吗？

地球质量为M，地球半径为R，卫星距地心的距离为r，卫星质量为m,写出下列物理量的表达式：1、线速度：（根据

）2、角速度：（根据

）3、周期：（根据

）

基本思路：将环绕地球运动的卫星视为做匀速圆周运动，由万有引力充当向心力随r的增大，线速度v，角速度ω，周期T将如何变化？r大v小r大ω小r大T大请你推导练习1.(多选)三颗人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动，如图所示，已知mA＝mB＜mC，则对于三颗卫星，正确的是(

)ABD讨论2、人造卫星的运行速度与发射速度相同吗?1、能否发射一颗卫星,使它绕地球运行,周期只有1小时？为什么？思考：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？注意：人造卫星的发射速度与环绕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环绕速度

指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度二.人造地球卫星说明：③高轨道发射速度大于低轨道发射速度，但环绕速度小于低轨道卫星的r越大，需要的v发射越大，而v环绕越小思考：想发射一颗卫星绕地球做匀速圆周运动，最小发射速度是多少？（提示：从卫星最小半径考虑）第一宇宙速度（V1=7.9km/s）最小发射速度最大环绕速度二.人造地球卫星卫星的r越大，需要的v发射越大，而v环绕越小1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功。二、人造卫星1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。二.人造地球卫星人造卫星轨道如图所示，A、B、C、D四条轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？ABCD根据：卫星做圆周运动的向心力必须指向地心卫星运动轨道特点：万有引力提供向心力，所以轨道平面一定经过地球中心，卫星围绕地球的中心做匀速圆周运动。问题：卫星绕地球做匀速圆周？可以有哪些轨道？注：所有卫星轨道一定过地心人造卫星轨道赤道卫星轨道极地卫星轨道其他卫星轨道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。三、人造地球卫星的分类思考：近地卫星周期是多少？思考：若地球质量M未知如何求？=84.6min思考：人造卫星的周期能否为24小时？关于地球同步卫星对同步卫星有什么要求？轨道面周期T半径r运行速度V绕行方向T=24h，定周期定轨道面——赤道平面三、人造地球卫星的分类距地面的高度h地球半径：

5.965×1024kg自转周期：

8.64×104s三、人造地球卫星的分类线速率v三、人造地球卫星的分类（2）同步卫星的“六个一定”②定轨道平面：赤道平面①定周期：T=24h⑤定位置:赤道上空高36000km的圆周上某点③定轨道半径:r=6.6R④定速率:v=3.08km/s⑥定向心加速度:三、人造地球卫星的分类（3）同步卫星的用途：主要用于通信，故也称通信卫星。3颗同步卫星可实现全球覆盖,为了使同步卫星之间不相互干扰，大约3°左右才能放置一颗同步卫星，也就是说，地球上空只能放下120颗同步卫星。截止2012年，已发射100多颗。三、人造地球卫星的分类针对训练书本P71面B组第4题梦想成真——载人航天与太空探索

1957年10月4日，苏联发射第一颗人造地球卫星1961年4月12日苏联空军少校加加林乘坐东方一号载人飞船进入太空，实现了人进入太空的梦想1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球我国的航天成就

1970年4月24日我国第一颗人造卫星升空2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功2003年10月15日神州五号载人飞船将我国第一位航天员杨利伟送入太空。截止2017年共11名（14人次）航天员送入太空，包括两名女航天员。钱学森——中国航天之父。2010年10月1日嫦娥二号顺利发射2013年12月2日嫦娥三号探测器进入太空，当月14日成功软着陆于月球课堂小结宇宙航行宇宙速度第一宇宙速度（环绕速度）:第二宇宙速度（脱离速度）:第三宇宙速度（逃逸速度）:v2=11.2km/sv1=7.9km/sv3=16.7km/s同步卫星第一宇宙速度物理意义是人造地球卫星在地面附近