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§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= 1.5×1011 m ，太阳质量M= 2.0×1030 kg，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。
a
b
c
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？
A
B
C
D
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： 5.965×1024 kg
自转周期： 8.64×104 s
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=24h
⑤定位置:赤道上空高36000km的圆周上某点
③定轨道半径:r=6.6R
④定速率:v=3.08km/s
⑥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/s
v1=7.9km/s
v3=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绕地球做匀速圆周运动的速度
是在地面附近发射人造地球卫星的最小发射速度
是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度
定义：相对于地面静止的，跟地球自转同步的卫星，
同步卫星也叫通讯卫星。
特点：
①定周期；②定轨道平面； ③定高度；④定速度
人造地球卫星运行的规律
“THANKS”

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