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(共24张PPT)
7.4宇宙航行
想一想
牛顿猜想：抛出速度很大时，物体就不会落回地面，这个速度有多大？
第一宇宙速度
推导
简单认为卫星在地球表面附近（R=r）绕地球做匀速圆周运动：
方法一：飞行器运动所需的向心力是由地球对它的万有引力提供，即
方法二：黄金代换法

m
v
r
牛顿的思想实验：
300多年前，牛顿曾提出过一个著名的思想实验：从高山上水平抛出一个物体，当抛出的速度足够大时，物体将环绕地球运动，成为人造地球卫星
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.
第一宇宙速度
物理意义
（1）第一宇宙速度是使人造卫星能绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度；
（2）第一宇宙速度也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动时的最大运行速度（ ）；也就是紧贴地面的运行速度。
别称：环绕速度。
第二宇宙速度
地面附近发射飞行器，发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s ，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。
当物体的速度等于或大于11.2km/s时，它就会脱离开地球；我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度。
第二宇宙速度
大小：v2＝11.2 km/s
物理意义：
卫星逃离地球引力的束缚，成为绕太阳运动
的人造行星或飞到其他行星上去所必需的最小发射速度。
别称：逃逸速度
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的环绕速度，叫做第一宇宙速度。
人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动所具有的最大环绕速度，
也是人造地球卫星的最小发射速度．
第一宇宙速度：(7.9km/s)
轨道越高，
绕地球运行的环绕速度越小．
宇宙速度
三个宇宙速度
人造地球卫星
所有卫星的轨道圆心都在地心上
按轨道分类:极地卫星;赤道卫星;其他卫星
人造卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。
设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径 r
卫星的绕行速度v 、角速度ω 、周期T、向心加速度a为：
由 得：ω＝
由 得：Ｔ＝
由 得： v＝
G
M
m
r2
=m
v2
r
G
M
m
r2
=mω2r
GM
4π2r3
由 得：a＝
G
r2
m
M
=ma
GM
r2
G
M
m
r2
=m r
4π
T
2
2
可见：卫星运动情况(a、V 、ω 、T )是由 r 惟 一决定
记忆口诀：“高轨低速长周期”

近地卫星
指卫星的轨道半径近似等于地球半径，其向心力由万有引力提供。
近地卫星的周期
2013年6月11日，“神舟十号”飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，航天员王亚平进行了首次太空授课。在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小 (　　)
A．等于7.9 km/s
B．介于7.9 km/s和11.2 km/s之间
C．小于7.9 km/s
D．介于7.9 km/s和16.7 km/s之间
C


总结—宇宙速度
别称 数值 说明
第一宇宙速度 环绕速度 7.9km/s
第二宇宙速度 脱离速度 11.2km/s
第三宇宙速度 速度逃逸 16.7km/s
回顾航天史
世界上第一个想利用火箭飞行的人
梦想成真（航空领域重大成就）
14世纪
人造地球卫星
人造地球卫星的轨道
轨道分类
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；
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；
一般轨道：卫星轨道和赤道成一定角度。
人造地球卫星
三种地球卫星
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。
人造地球卫星
三种地球卫星
近地卫星
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
计算 /
3、展望未来
美国“凤凰”号火星探测器2007年8月4日发射，
2008年5月25日在火星着陆。
“卡西尼”号土星探测器
1997年10月15日发射升空，
2004年1日飞抵土星。
“先驱者”10号太空探测器
1972年3月2日发射升空， 1986年6月飞出太阳系
(多选)关于人造卫星，下列说法中正确的是(　　)
A．人造卫星环绕地球运行的速度可能为5.0 km/s
B．人造卫星环绕地球运行的速度可能为7.9 km/s
C．人造卫星环绕地球运行的周期可能为80 min
D．人造卫星环绕地球运行的周期可能为200 min
以下关于宇宙速度的说法中正确的是(　　)
A．第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道运行时的最大速度
B．第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道运行时的最小速度
C．人造地球卫星在圆轨道运行时的速度可以等于第二宇宙速度
D．地球上的物体无论具有多大的速度都不可能脱离太阳的束缚
ABD
A
解析：第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道上的最大运行速度，故A正确，B错．当卫星的速度大于或等于第二宇宙速度时，卫星脱离地球的吸引而进入绕太阳运行的轨道，故人造地球卫星运行时的速度一定小于第二宇宙速度，故C错．当物体的速度大于等于第三宇宙速度时，物体将脱离太阳的束缚，故D错．
P7：1
可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道 ( )
A. 与地球表面上某一纬线 (非赤道) 是共面的同心圆
B. 与地球表面上某一经线所决定的圆是共面的同心圆
C. 与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，且从地球表
面看卫星是静止
D. 与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，但卫星相对
地球表面是运动的
CD

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