1、 5宇宙航行 【 知识与技能】 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 【重点】 1.第一宇宙速度的推导； 2.人造卫星运动的特点 【难点】 1.线速度、角速度、周期与半径的关系 ； 2.区别稳定运转速度和发射速度 导入 从远古时代起人们就想象着飞向太空， 奔向月球，那么怎样才能实现这一梦想呢? 这一节我们来探究这个问题 300多年 前，牛顿 提出设想: 从高山上用不 同的水平速度抛出 物体,速度越大,落 点离山脚越远. 一、宇宙速度 地球 如果没有空气阻力,当速度 足够大时,物体就永远不会落到 地面上,它将成为一颗绕地球运 动的人造地球卫星. 方法一：卫星绕
2、地球做圆周运动，地球对卫星 的万有引力提供向心力。 设地球质量为M，半径为R.人造地球卫星在 圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r. 从上式可以看出: , 卫星离地心越远，它运行的速度越慢。 对于靠近地面的卫星，可以认为此时的 r 近似 等于地球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出 方法二：卫星绕地球做圆周运动，重力提供向 心力。 1第一宇宙速度(7.9km/s) 卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，叫 第一宇宙速度 将人造地球卫星送入预定的轨道运行所必须具 有的速度，叫发射速度 轨道越高，绕地球运行的环绕速度越小 因此，第一宇宙速度是人造地球卫星在地面附 近绕地球做匀速圆周运动所具有的速
3、度，是人造地 球卫星绕地球做匀速圆周运动所具有的最大速度， 也是发射人造地球卫星的最小速度 2、第二宇宙速度： 在地面上发射飞行器， 如果发射速度大于7.9 km/s 而小于11.2 km/s时，它绕 地球运行的轨道不是圆而是 椭圆当发射速度等于或大 于11.2 km/s时，它就会克服 地球的引力成为绕太阳运转的人造行星或飞到其他 行星上去11.2 km/s称为第二宇宙速度 3、第三宇宙速度： 当物体的速度v16.7km/s，物体就摆脱了太 阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。这 个速度叫第三宇宙速度。 V1=7.9km/s地球 V2=11.2km/s V3=16.7km/ s 描述卫星
4、运动的量？ 线速度、角速度、周期与半径的关系 ？ (1)由 得: (2)由Mm/r2 得： (3)由GMm/r2 得： 可见：V 、W 、T 与 r 为 一 一对应关系 二、梦想成真 探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是 人类自古以来的梦想，现在真的“梦想成真”了 1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星 发射成功 1961年4月12日，苏联空军少校加加林进入了 “东方一号”载人飞船火箭点火起飞绕地球飞行一 圈，历时108min，然后重返大气层，安全降落在 地面上，铸就了人类进入太空的丰碑 1969年7月16日9时32分，“阿波罗11号”成功 登临月球，载人航天技术迅速发展 1992
5、年，中国载人 航天工程正式启动 2003 年 10月 15日 9时，我国“神舟”五号宇 宙飞船在酒泉卫星发射 中心成功发射，把中国 第一位航天员杨利伟送 入太空 这次成功发射实现了 中华民族千年的飞天梦 想 伴随着“神舟”五号的发射成功，中国已正式启 动“嫦娥工程”，开始了宇宙探索的新征程 2005年 10月12日9时 整，航天员费 俊龙、聂海胜 驶乘神舟六号 载人飞船飞向 太空，开始了 中国人首次双 人太空多日行 。 这标志着中国载人航天飞行由神舟五号的验 证性飞行试验完全过渡到真正意义上有人参与的 空间飞行试验。 1关于第一宇宙速度，下列说法中错误的是 ( ) A它是人造地球卫星绕地球飞行
6、的最大速度 B它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运 动速度 C它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发 射速度 D它是卫星在椭圆轨道上运动时近地点的速 度 D 2人造地球卫星绕地球做圆周运动的线速度 可以是( ) 11.2km/s 7.9km/s 6km/s 16.7km/s A B C D B 3在地面上某一高度运行的人造卫星，下列 说法中正确的是( ) A该卫星在轨道上的运行速度大于第一宇宙 速度 B该卫星在轨道上的运行速度小于第一宇宙 速度 C发射该卫星时的发射速度大于第一宇宙速 度 D发送该卫星时的发射速度小于第一宇宙速 度 BC D 4人造卫星离地面距离等于地球半径R，卫 星以速度v沿圆
7、轨道运动，设地面的重力加速度为 g，则有 ( ) AV=4gR BV=2gR CV=gR DV=gR/2 51990年3月，紫金山天文台将1965年9月 20日发现的一颗小行星命名为吴健雄星，直径为 32km，如果该行星的密度与地球相同，则对该小 行星来说，其上物体的第一宇宙速度约为多少? (已知地球半径为6400km，地球上第一宇宙速度为 7.9km/s) 解：由于吴健雄星的密度与地球的密度相 近， 所以有M地/(4r3地/3)=M吴/(4r3吴/3) 即M吴=M地(r吴/r地)3 代入环绕速度公式得 v=GM吴/r吴=GM地r吴2/r地3=r吴v1/r地=20m/s 火星的半径为地球半径的一半，火星的质 量为地球质量的19问： (1)火星上的重力加速度是地球上的重力加速 度的几倍? (2)若要在火星上发射一颗人造卫星，那么该 卫星环绕火星的第一宇宙速度是多少? 在地球上抛出的物体，当它的速 度足够大时，物体就永远不会落到地 面上，它将围绕地球旋转，成为一颗 人造地球卫星。简称人造卫星。 地球 二、宇宙速度： 1、第一宇宙速度： v=7.9km/s 2、第二宇宙速度： v=11.2km/s 3、第三宇宙速度： v=16.7km/s V1=7.9km/s地球 V2=11.2km/s V3=16.7km/s
