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.知道宇宙三大速度，能会推导第一宇宙速度。2.知道同步卫星和其他卫星的区别，能分析、解决人造地球卫星运动的较简单的问题。3.了解宇宙航行的历程和进展。

实际上，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。Av你知道这个速度有多大吗？一、宇宙速度算一算：以多大的速度抛出物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？（忽略太阳对物体的引力。已知G=6.67×10-11Nm2/kg2，地球质量M=6×1024kg，地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2）这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度（环绕速度）。1.第一宇宙速度

物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，可近似认为向心力是由重力提供的，有：

发射卫星的轨道越高，需要克服万有引力的阻碍作用越多，所以发射速度需要增加。（1）第一宇宙速度是航天器成为卫星的最小发射速度（2）第一宇宙速度是卫星的最大环绕速度思考与讨论：

若卫星的发射速度大于7.9km/s，会出现什么情况？7.9km/s7.9km/s<v

<11.2km/s椭圆圆当飞行器的发射速度等于或大于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。若卫星的发射速度大于7.9km/s，绕地球运动的轨迹不再是圆，而是椭圆，发射速度越大，椭圆轨道越“扁”。（2）意义：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，也称为脱离速度。2.第二宇宙速度（1）当飞行器的速度等于或大于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叫作第二宇宙速度。v=11.2km/s注意：达到第二宇宙速度的飞行器还无法脱离太阳对它的引力。7.9km/s7.9km/s<v

<11.2km/s椭圆圆11.2km/s16.7km/s3.第三宇宙速度

v=16.7km/s（1）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。16.7km/s叫做第三宇宙速度。（2）意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。二、人造地球卫星1.第一颗人造地球卫星的发射牛顿虽然早就预言了人造地球卫星，但因发射需达到很大的速度，所以直到多级火箭的研制成功，才为人造地球卫星的发射创造了条件。1957年10月，苏联发射第一颗人造地球卫星。开创了人类航天时代的新纪元。2.人造地球卫星的轨道（1）轨道分类①赤道轨道：卫星轨道在赤道所在平面上，卫星始终处于赤道上方；②极地轨道：卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星经过两极上空；③一般轨道：卫星轨道和赤道成一定角度。（2）万有引力提供卫星绕行所需的向心力，所有轨道圆

心必与地心重合；（3）卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地球为椭圆的一个焦

点，卫星的周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律。3.人造地球卫星的基本参数规律

卫星轨道可视为圆形高轨低速大周期4.三种地球卫星（1）近地卫星近地卫星是指轨道在地球表面附近的卫星，通常高度在500km以下，计算时轨道半径可近似取地球半径。（2）极地卫星（3）地球同步卫星，即通讯卫星：相对于地面静止、且和地球具有相同周期的卫星。地球同步卫星的“六定”参数运行方向周期轨道高度速度加速度特点与地球自转相同赤道的正上方计算或图示与地球自转周期相同三、载人航天与太空探索

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，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。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。除了载人航天工程，我国还在许多方面进行着太空探索。自2013年6月起，神舟飞船先后与天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室成功完成交会对接试验。2021年4月29日，具备长期自主飞行能力的天和核心舱成功发射。2022年12月2日，中国航天员乘组完成首次在轨交接，中国空间站正式开启长期有人驻留模式。中国空间站作为中国人的太空家园，在为人类的太空探索和空间技术进步贡献着中国力量。在我国的探月工程与深空探测任务中，嫦娥四号于2019年1月3日实现了人类航天器首次月球背面软着陆与巡视探测。嫦娥五号于2020年12月1日着陆于月球的天船基地，共获取月球样品1731g，成为人类历史上无人自动采集月球样品最多的一次。2021年5月15日，天问一号探测器着陆火星，祝融号火星车随后开展了探测火星巡视区形貌和地质构造等任务，并传回科学影像图，这标志着我国首次火星探测任务取得圆满成功。1.若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，此行星的第一宇宙速度约为(

) A.16km/s B.32km/s C.4km/s D.2km/sA

BC3.如图所示，是同一轨道平面内的三颗人造地球卫星，下列说法正确的是()A.线速度vA＜vB＜vCB.根据万有引力定律，可知FA＞FB＞FCC.角速度ωA＞ωB＞ωCD.向心加速度