必修2-6.5宇宙航行(新課標(biāo))

5宇宙航行知道了行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，學(xué)習(xí)了萬有引力定律為什么宇宙飛船能登上月球？我們將要討論的問題：為什么飛船能像月亮那樣圍繞地球旋轉(zhuǎn)？飛船在什么條件下能掙脫地球的束縛？時(shí)至今日，數(shù)千顆人造衛(wèi)星正在按照萬有引力定律為它們“設(shè)定”的軌道繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)著。牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律取得了如此輝煌的成就，以至于阿波羅8號(hào)從月球返航的途中，當(dāng)?shù)孛婵刂浦行膯柤啊笆钦l在駕駛”的時(shí)候，指令長這樣回答：“我想現(xiàn)在是牛頓在駕駛。”一、牛頓的設(shè)想

牛頓就曾設(shè)想,從高山上用不同的水平速度拋出物體,速度一次比一次大,則落點(diǎn)一次比一次遠(yuǎn),如不計(jì)空氣的阻力,當(dāng)速度足夠大時(shí),物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落到地面上來,而圍繞地球旋轉(zhuǎn),成為一顆人造地球衛(wèi)星了.

1、牛頓對(duì)人造衛(wèi)星原理的描繪。一、牛頓的設(shè)想

1、牛頓對(duì)人造衛(wèi)星原理的描繪。2、人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的動(dòng)力學(xué)原因。造衛(wèi)星在繞地球運(yùn)行時(shí)，只受到地球?qū)λ娜f有引力作用，人造衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬有引力提供。

3、人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度。設(shè)地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為m，軌道半徑為r，由于萬有引力提供向心力，則高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，線速度小、角速度小，周期長。討論線速度、角速度和周期與軌道半徑的關(guān)系呢？二、宇宙速度討論高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星速度小，是否發(fā)射也容易呢？這就需要看衛(wèi)星的發(fā)射速度，而不是運(yùn)行速度。分析

當(dāng)在地面附近繞地球運(yùn)行，軌道半徑r即為地球半徑R

二、宇宙速度1、第一宇宙速度地球半徑R=6400km，地球質(zhì)量M=5.98×1024kg衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度——第一宇宙速度

最小發(fā)射速度最大環(huán)繞速度

（半徑最?。┮l(fā)射一顆半徑大于地球半徑的人造衛(wèi)星，發(fā)射速度必須大于7.9km/s

計(jì)算二、宇宙速度1、第一宇宙速度計(jì)算人造衛(wèi)星在地球表面做圓周運(yùn)動(dòng)的周期=84.6min最小周期二、宇宙速度2、第二宇宙速度

大?。簐=11.2km/s意義：以這個(gè)速度發(fā)射，物體剛好能克服地球的引力作用，永遠(yuǎn)的離開地球而繞太陽運(yùn)動(dòng)。也叫脫離速度。注意：發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡不是圓，而是橢圓；等于或大于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行。二、宇宙速度3、第三宇宙速度

大?。簐=16.7km/s意義：以這個(gè)速度發(fā)射，物體剛好能擺脫太陽引力的束縛而飛到太陽系以外，也叫逃逸速度。注意：發(fā)射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，衛(wèi)星繞太陽作橢圓運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于等于16.7km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間。三、夢(mèng)想成真

1957年10月，原蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星衛(wèi)星重83.6kg，每96min繞地球飛行一圈請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)所學(xué)知識(shí)計(jì)算這顆衛(wèi)星的軌道半徑是多少？衛(wèi)星距地面的高度是多少？衛(wèi)星云的線速度是多少？世界航天三、夢(mèng)想成真

幾年之后，1961年4月12日蘇聯(lián)空軍少校加加林進(jìn)入了東方一號(hào)載人飛船。實(shí)現(xiàn)了人類第一次進(jìn)入太空。他的非凡勇氣，鼓舞了更多人為航天事業(yè)奮斗。火箭點(diǎn)火起飛，飛船繞地球飛行一圈，歷時(shí)108分，然后重返大氣層，安全降落在地面，鑄就了人類進(jìn)入太空的豐碑。世界航天三、夢(mèng)想成真

1969年7月20日，阿波羅11號(hào)將人類送上了月球。當(dāng)時(shí)，上億人通過電視注視著走出登月艙的阿姆斯特朗，他在月球上邁出了一小步，確是人類邁出的一大步。世界航天

1975年，返回式遙感衛(wèi)星，中國第一顆返回式衛(wèi)星，用于對(duì)地觀測(cè)，運(yùn)行三天后按計(jì)劃返回地面；中國是第三個(gè)掌握衛(wèi)星回收技術(shù)的國家。

1970年，“東方紅”1號(hào)，中國第一顆人造衛(wèi)星。中國是第五個(gè)能自行發(fā)射衛(wèi)星的國家。三、夢(mèng)想成真

中國航天三、夢(mèng)想成真

中國航天地球同步衛(wèi)星：相對(duì)于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星，又叫通訊衛(wèi)星。三、夢(mèng)想成真

同步衛(wèi)星中國航天同步衛(wèi)星有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1、同步衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致2、同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同。T=24h3、同步衛(wèi)星的運(yùn)行角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度4、同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道平面上，即所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方。（不可能定點(diǎn)在我國某地上空，為什么？）

要與地球同步，衛(wèi)星的軌道平面必須與赤道平面平行，又由于向心力是萬有引力提供的，衛(wèi)星軌道的圓心必須是地心。三、夢(mèng)想成真

同步衛(wèi)星中國航天同步衛(wèi)星有以下幾個(gè)特點(diǎn)：5、同步衛(wèi)星高度固定不變（Ｒ＋ｈ）

解得高度：ｈ＝

km

-三、夢(mèng)想成真

中國航天同步衛(wèi)星有以下幾個(gè)特點(diǎn)：三顆同步衛(wèi)星作為通訊衛(wèi)星，則可覆蓋全球。（兩級(jí)有部分盲區(qū)）飛船繞地球飛行14圈后，于10月16日6時(shí)23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng)．這次成功發(fā)射實(shí)現(xiàn)了中華民族千年的飛天夢(mèng)想，標(biāo)志著中國成為世界上第三個(gè)能夠獨(dú)立開展載人航天活動(dòng)的國家，為進(jìn)一步的空間科學(xué)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)．

三、夢(mèng)想成真

中國航天

1992年，中國載人航天工程正式啟動(dòng)．2003年10月15日9時(shí)，我國“神舟”五號(hào)宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國第一位航天員楊利偉送人太空．1、宇宙速度

7.9km/s11.2km/s16.7km/s第一宇宙速度是衛(wèi)星發(fā)射的最小速度，是在軌道上運(yùn)