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(共23张PPT)
向心力：
万有引力定律：
自然界中任何两个物体都能相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。
做匀速圆周运动的物体所受合力总指向圆心。
7.4 宇宙航行
v增大
1.牛顿的设想：
在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想：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。这个速度究竟有多大呢？
我们从受力和运动的角度来分析一下：
建立模型：
卫星绕地球做匀速圆周运动
地球对卫星的引力提供向心力，即F引=Fn
2.1探究新知：人造卫星的发射原理
地球对卫星的引力提供向心力，即F引=Fn
设地球的质量M，绕地球做匀速圆周运动的物体质量为m，速度为v，它到地心的距离为r
由：
解得
若是近地卫星，飞行高度（卫星所在位置距地面的距离）为h=100~200KM，地球半径R=6400KM，可认为在“地面附近”飞行，则r≈R
2.2.第一宇宙速度
由：
解得
v=7.9km/s
代入数据：
第一宇宙速度
定义：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度。
大小：v=7.9km/s
意义：(1)是航天器成为卫星的最小发射速度；
(2)是卫星的最大绕行速度。
2.3理解第一宇宙速度：
人造卫星的发射速度与运行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
运行速度指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度
v运行
v发射
卫星的r越大，需要的v发射越大，而v运行越小
第一宇宙速度（V=7.9km/s）
最小发射速度、最大运行速度
2.4再算第一宇宙速度：
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：
3.1第二宇宙速度，第三宇宙速度
第二宇宙速度：V=11.2km/s,物体会克服地球的引力，永远离开地球。
说明：若7.9km/s第三宇宙速度：V=16.7km/s,物体会挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外。（逃逸速度）
7.9km/s
7.9km/s 椭圆
圆
11.2km/s
16.7km/s
思考讨论1：如果在7.9km/s基础上速度继续增大发射速度,物体将会怎样
11.2 km/s>v>7.9 km/s
11.2 km/s
16.7 km/s
7.9 km/s
第一宇宙速度
第二宇宙速度
第三宇宙速度
数值 意义
第一宇宙速度 ___km/s (1)卫星在地球表面附近绕地球做_____________的速度
(2)人造卫星的最小地面发射速度
第二宇宙速度 ____km/s 使卫星挣脱_____引力束缚的最小地面发射速度
第三宇宙速度 ____km/s 使卫星挣脱_____引力束缚的_____地面发射速度
7.9
匀速圆周运动
11.2
地球
16.7
太阳
最小
3.2三个宇宙速度：
“嫦娥五号”的发射速度应该大于第一宇宙速度。
“天问一号”的发射速度应该大于第二宇宙速度。
旅行者一号（飞出太阳系）
“旅行者一号”的发射速度应该大于第三宇宙速度（借助木星的“引力弹弓”效应等）。
嫦娥探月
3.3对三个宇宙速度的理解
以下太空探索实践中需要的发射速度是多少？
1.(多选)下列关于三种宇宙速度的说法正确的是（ ）
A.第一宇宙速度7.9 km/s是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度
B.第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星
绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2
C.第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小
行星的最小发射速度
D.我国发射的“天问一号”火星探测器，其发射速度大于第三宇宙速度
√
√
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赤道卫星
极地卫星
普通卫星
思考讨论2：这些卫星的轨道平面具有什么特点？
4.人造卫星的运行规律
由F引=Fn卫星轨道圆心一定和地心重合
4.人造卫星的运行规律
思考讨论3：不同轨道卫星运行过程中的线速度、角速度、周期相同吗？如果不同，跟哪些因素有关？
（1）
（2）
（3）
总结：a.卫星运动情况(V 、ω 、T )是由r和M决定，与m无关
高轨低速长周期
地球上空分布着许多的同步卫星，在地面上的人看来，始终静止不动．
(1)这些同步卫星是否就真的静止不动？
(3)这些同步卫星有什么共同的特点？
(2)同步卫星有什么用途？
5.同步卫星
绕地心做匀速圆周运动，相对于地球静止。
主要用于通信，故也称通信卫星
同步卫星的“六个一定”
5.同步卫星
同步卫星的六个一定：
(1)轨道平面一定：
(5)速率一定：
(6)运行方向一定：
与地球自转的角速度相同
即V=3.1km/s。
(2)周期一定：
赤道的正上方；
距离地面的高度
与地球自转周期相同，T=24h
与地球自转方向一致；
（4）高度一定：
(3)角速度一定：
2.关于地球同步卫星，下列说法正确的是
A.它只能分布在赤道上空一定高度处
B.已知它的质量是1.42 t，若将它的质量增为2.84 t，其同步轨道半径变为
原来的2倍
C.它可以绕过北京的正上方，所以我国可以利用它进行电视转播
D.它运行的速度是7.9 km/s
√
3. 如图所示是一张人造地球卫星轨道示意图，其中圆轨道a、c、d的圆心均与地心重合，a与赤道平面重合，b与某一纬线圈共面，c与某一经线圈共面.下列说法正确的是
A.a、b、c、d都有可能是卫星的轨道
B.轨道a上卫星的线速度大于7.9 km/s
C.轨道c上卫星的运行周期可能与地球自转周期相同
D.仅根据轨道d上卫星的轨道半径、角速度和引力常量，也不能求出地球
质量
√
6.载人航天与太空探索
1969年阿波罗11号将人类送上了月球，并说出了那句载入史册的名言：“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大的飞跃。”
1957年10月，苏联发射第一颗人造地球卫星。开创了人类航天时代的新纪元。
1961 年 4 月 12 日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。实现了人类进入太空的梦想。
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。
我国的航天成就:
2003年10月15日神舟5号把杨利伟送入太空。
2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功
2013年12月2日嫦娥三号探测器进入太空
2008年9月25日神舟七号
2013年6月11日神舟十号
7.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（逃逸速度）:
第三宇宙速度（脱离速度）:
v2=11.2km/s
v1=7.9km/s
v3=16.7km/s
同步卫星
第一宇
宙速度
最小发射速度
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：六个一定
载人航天与太空探索
√
×
√
×
微判断
1.发射人造地球卫星需要足够大的速度。(　　)
2.绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s。(　　)
3.在地面上发射人造地球卫星的最小速度是7.9 km/s。(　　)
4.要发射一颗人造月球卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s。(　　)
√
×
√
×
2.(多选)如图的圆1、2、3，其圆心均在地球自转轴线上，2、3的圆心与地心重合，2所在平面与地球自转轴线垂直，对环绕地球做匀速圆周运动的卫星而言(　　)
A.卫星的轨道可能为1
B.卫星的轨道可能为2
C.卫星的轨道可能为3
D.静止卫星的轨道一定为与2共面的某一同心圆
答案:BCD

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