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(共20张PPT)
第七章：万有引力与宇宙航行
第四节： 宇宙航行
（1）苏联：1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星——“卫星1号”成功发射
（2）苏联：1961年4月12日，航天员加加林进入东方一号载人飞船。人类首次进入太空。
（3）美国:1969年7月16日9时32分阿波罗11号飞船的土星5号火箭点火升空，7月20日下午10时56分，指挥长阿姆斯特朗踏上月面
三个关键节点
从放卫星开始
牛顿大炮理想实验
A
v
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。
算一算：以多大的速度水平抛出物体，才会绕地球表面运动，不落下来？
（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）。
发射速度要多快
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：
近地卫星
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.是航天器成为卫星的最小发射速度
2.是卫星的最大环绕速度
第一宇宙速度的含义
1、地面附近发射飞行器，若速度大于 7.9 km/s，又小于 11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。
2、当飞行器速度等于或大于 11.2 km/s 时，就能克服地球的引力，永远离开地球。我们把 11.2 km/s 叫作第二宇宙速度（逃逸速度）。
3、若要使飞行器挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外，则在地面发射速度必须等于或大于 16.7 km/s， 此速度叫作第三宇宙速度（脱离速度）。
几个宇宙速度及含义
针对地球 数值 意义
第一宇宙速度 7.9km/s (1)卫星近地绕地球做匀速圆周运动的速度
(2)人造卫星的最小地面发射速度
(3)人造卫星的最大的环绕速度
第二宇宙速度 使卫星挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度
第三宇宙速度 16.7km/s 使卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度
三个宇宙速度的对比
看看怎么放卫星
1.赤道轨道：卫星始终处于赤道正上方。
3.任意轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度。
2.极地轨道：卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。
卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。圆心必与地心重合：
特殊的人造卫星
卫星轨道的线速度、角速度、向心加速度和周期与什么因素有关呢？请同学思考。
人造卫星轨道
高轨低速大周期
1、加速度
3、周期：
2、线速度与角速度：
特殊的人造卫星
一.近地卫星：
指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。
4、轨道：
1.赤道轨道：
3.任意轨道：
2.极地轨道：
M=6×1024kg
R=6400km，
1、加速度
3、周期：
2、线速度与角速度：
特殊的人造卫星
二.同步卫星：
指卫星轨道周期等于地球自转周期
4、轨道：
1.赤道轨道：
3.任意轨道：
2.极地轨道：
特点：每天同一时间通过地面同一地点
1、加速度
3、周期：
2、线速度与角速度：
特殊的人造卫星
三.静止卫星：
指卫星相对地面静止
4、轨道：
特点：在赤道平面，
自西向东转
周期与地球自转相同
1.赤道轨道：
必是同步卫星
T=24h
r=6.6R
v=3.08km/s
主要用于通信，故也称通信卫星。3颗静止卫星可实现全球覆盖,为了使静止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颗同步静止卫星。截止2012年，已发射100多颗。
静止卫星的用途
h=3.6××107m
r=4.2××107m
v=3.08km/s
T=24h
h=3.8××108m
r≈3.8××108m
v=1km/s
T=27.3
h≈0
r=6.4××106m
v=7.9km/s
T=84分钟
近地卫星
同步卫星
月球
×
×
×
×
×
天
几个卫星的对比
座中尽是英豪
杨利伟费俊龙聂海胜翟志刚刘伯明刘洋
刘旺
景海鹏
王亚平张晓光邓清明潘占春赵传东陈冬
陈全
李庆龙
课堂小结
宇宙速度
静止卫星
第一宇宙速度
载人航天与太空探索
v1=7.9km/s
v2=11.2km/s
v3=16.7km/s
最小发射速度
最大运行速度
相对于地面静止的，跟地球自转同步静止卫星，静止卫星也叫通讯卫星。
同卫步星
谢
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看
谢

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