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7.4 宇宙航行
01
物理人教版高中必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行
景海鹏
指令长
朱杨柱
桂海潮
古人富有想象的宇宙图景
中国古代浑天说
古埃及人的宇宙观
（星星像悬挂的油灯吊在上空）
（浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于内……）
托勒密精心构建地心说
公元150年，古希腊天文学家托勒密提出以地球为中心的宇宙结构学说，简称“地心说”。
托勒密（C.Ptolemaeus，约90-168）
托勒密的“地心说”宇宙图
托勒密的“地心说”能解释日食、月食等许多天文现象，并且符合当时人们普遍认同的地球不动的观念，因此很容易被人们接受。
后来又被当时的教会所利用，成为禁锢人们思想的枷锁，一直流行了一千多年，严重阻碍了科学前进的脚步。
哥白尼（N.Copernicus，1473-1543）
哥白尼吹响了科学革命的号角
地球
水星
金星
火星
木星
土星
月球
日心说
波兰天文学家哥白尼通过长期的观察和研究，提出了太阳中心说宇宙模型，即“日心说”。
在思想上，它挣脱了当时教会的束缚，使自然科学的研究从欧洲中世纪的神学桎梏下解脱出来，从而使人类迎来了科学的春天。
在哥白尼的时代，人们只发现了太阳系中除地球之外的五颗大行星，后来又相继发现了天王星、海王星等。
哥白尼的“日心说”比托勒密的模型简洁、和谐，能较好地解释当时的许多天文现象。
根据哥白尼的学说，算出了各颗行星到太阳的距离，首次推算了宇宙大小的尺度。
哥白尼吹响了科学革命的号角
托勒密
地球
水星
金星
太阳
火星
木星
土星
月球
哥白尼
地球
水星
金星
火星
木星
土星
月球
日心说
地心说
观察是研究天体运动最基本的方法，意大利诗人卡里马赫曾教导哥白尼说，天文学家只有两样法宝：数学和观察。
根据对天体位置及运动的观察记录，天文学家就可以运用数学工具构筑一个宇宙模型，“地心说”和“日心说”就是两种典型的模型。
飞出地球去
地球和其他行星为什么会依依不舍地绕着太阳旋转？
飞出地球去
艾萨克·牛顿（Isaac Newton ，1643-1727）英国著名的物理学家、数学家
自然界中任何两个物体都相互吸引，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、与它们之间的距离r的二次方成反比。
*万有引力定律
1687年
太阳引力使行星绕着它旋转
飞出地球去
飞天（古人可贵的幻想）
古代利用火药发射的火箭
千百年来，人类就幻想着飞向宇宙，探索其奥秘。
飞出地球去
人们通过不懈的研究发现，当地球上的物体有很大的速度时，就能挣脱地球引力的束缚，实现飞出地球的愿望。
第一宇宙速度v1，也叫做环绕速度，v1=7.9km/s。
第二宇宙速度v2，也叫做脱离速度，v2=11.2km/s。
第三宇宙速度v3，也叫做逃逸速度，v3=16.7km/s。
飞出地球去
永远的脚印（阿波罗登月成功）
我国的“神舟”十五号载人飞船发射
经过一代代人的努力，人类几千年来飞天的愿望终于变成了现实。我们已进入航天时代，开始踏上了迈向宇宙深处的征途。
载人航天与太空探索
1961年4月12日，苏联航天员加加林进人了东方一号载人飞船。火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时108 min，然后重返大气层，安全降落在地面，铸就了人类首次进入太空的丰碑。
1969年7月16日9时32分，运载阿波罗11号飞船的土星5号火箭在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。7月20日下午10时56分指挥长阿姆斯特朗小心翼翼地踏上月面，并说出了那句载人史册的名言:“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。”
2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送人太空。飞船绕地球飞行14 圈后安全降落。这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家。在载人航天方面，继神舟五号之后，截至2017年底，我国已经将11名(14人次)航天员送入太空，包括两名女航天员。
航天改变人类生活
20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空这一全新活动领域。人类冲破了大气层的阻拦，摆脱了地球引力的束缚，实现了在太空翔翔的梦想。不仅如此，更具现实意义的是它给人们带来了先进技术和无尽资源，成为推动社会发展的强大动力。
卫星通信和卫星广播已经不是新鲜事，通过卫星实现越洋通话、实时收看世界各地发来的电视新闻，已经成了人们生活的一部分。
天问一号探测器着陆火星，是我国首次实现地外行星着陆，迈出了我国星际探测征程的重要一步，实现了从地月系到行星际的跨越，在火星上首次留下中国人的印迹，使我国成为第二个成功着陆火星的国家，是我国航天事业发展的又一具有里程碑意义的进展。
卫星通信和卫星广播已经不是新鲜事，通过卫星实现越洋通话、实时收看世界各地发来的电视新闻，已经成了人们生活的一部分。
天气预报的质量正在悄悄地提高，准确率和预报时段都攀上了新的台阶。这里，气象卫星功不可没。“静止”在赤道上空的同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，3 颗同步卫星就可以形成一条南北纬50°之间的全球观测带。再配合几颗纵穿地球两极的极轨卫星，就能形成全球气象卫星观测系统，为天气预报提供全面、及时的气象资料、。电视台天气预报节目中的卫星云图已使我们充分感受到气象卫星的威力。
卫星引起了船舶、飞机导航技术的重大变化。全球卫星定位导航系统使我们可以更顺利地抵达目的地、。
用卫星监测厄尔尼诺现象，不同的颜色代表海平面高度与正常水平的差值
大空环境的另一个特点是高强度的辐射。由于没有大气层的阳情，航天器受到来自太空的各种高能粒子的轰击。它一方面对字获有造成威胁，需要防范;另一方面，它可以诱导生物基因的变异《幅射的植物种子就有可能变为具有优良性状的新品种。我国通过派回式卫星搭载稻种培育的高产稻“航育一号”，已经大面积推广*椒新品种“卫星 87-2”，平均果重较原种提高 70%。人类已经开始享用太空育种的优良农产品。

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