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中
国
航
天
2021年4月29日11时，长征五号B遥二运载火箭搭载空间站天和核心舱，在海南文昌航天发射场发射升空，准确进入预定轨道。
嫦娥奔月
飞天之梦的历史
敦煌飞天
14世纪末，明朝的士大夫万户把47枚火箭绑在自己坐的椅子上，两只手各拿一个大风筝。然后叫他的仆人同时点燃所有的火箭，想借火箭的推力飞上月球，然后利用风筝平稳着路，不幸火箭爆炸，万户也为此献出了生命。
2003年10月15日9时，神州五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送入太空。
4
宇宙航行
如何让物体发射出去不再落回地面呢？
牛顿的猜想
以多大的速度将物体抛出，它才会绕地球运动，不
会落下来呢？
想一想
建立模型
物体想要绕地球做匀速圆周运动，轨道半径至少是地球半径。
基本思路
地球对物体的万有引力提供物体绕地球做匀速圆周运动的向心力。
若已知：地球表面重力加速度
，
地球的半径R=6400km。
探究：物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度。
若已知：地球的质量为
,
半径R=6400km，引力常量G=
。
探究：物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度。
分组探究活动
探究一
探究二
方法一
物体做匀速圆周运动，万有引力提供向心力。
方法二
物体在地球附近环绕时，物体做匀速圆周运动的向心力由重力提供，则：
一、宇宙速度
如果以速度7.9km/s将物体抛出，它将在地面附近绕
地球做
v=7.9km/s匀
速圆周运动。
1.第一宇宙速度
(环绕速度)
V1
=
7.9km/s
低轨道
地球
越小
思考并猜想：
高轨道
r越大，
v越______。
其中r=R+h。
1.
将卫星发射到高轨道容易还是低轨道容易？
2.
轨道半径变大，环绕速度如何变化？
要想把卫星发射到更高的轨道上去该怎么办？
v↗
二者不同，一为发射速度，一为环绕速度。
是否有矛盾？
又有v=
即
r↗
v↘
卫星离地心越远，它环绕的速度越慢。
第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度。也是卫星绕地球的最大环绕速度。
练
习
对于绕地球运动的人造卫星
1.离地面越高，线速度越________。
2.离地面越高，角速度越________。
3.离地面越高，周期____________。
小
小
大
2.第二宇宙速度
(逃逸速度)
V2
=
11.2km/s
使卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度。
如果卫星的速度大于7.9km/s,小于11.2km/s,
它绕地球运动轨迹是椭圆。
当物体的速度大于或等于16.7km/s，它会挣脱太阳的束缚，飞到太阳系外。
3.第三宇宙速度(脱离速度)
V3
=
16.7
km/s
使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。
P
V=7.9km/s
11.2km/s>V>7.9km/s
V>11.2km/s
小结：
发射速度v
运动情况
v﹤7.9km/s
v=7.9km/s
7.9km/s
﹤
v
﹤11.2km/s
11.2km/s
v﹤16.7km/s
16.7km/s
v
第二宇宙速度
第一宇宙速度
第三宇宙速度
物体落回地面
物体在地面附近绕地
球做匀速圆周运动
物体绕地球运转，运
动轨迹是椭圆。
物体绕太阳运动
物体飞出太阳系
1.谁为人类迈向太空提供科学思想?
19世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基
（喷气推进的多级火箭）
2.世界上第一颗人造地球卫星何时何地发射成功?
1957年10月4日苏联
3.世界上第一艘载人飞船何时何地发射成功
1961年4月12日
苏联
加加林
东方一号载人飞船
4.人类何时登上月球
1969年7月16日9时32分，美国
阿波罗11号升空，19日进入月球轨道，20日下午4时17分着陆，10时56分阿姆斯特朗踏上月面
二、梦想成真
钱学森，世界著名科学家，空气动力学家，中国载人航天奠基人，“中国科制之父”和“火箭之王”，由于钱学森回国效力，中国导弹、原子弹的发射向前推进了至少20年。
曾任美国麻省理工学院和加州理工学院教授。1950年钱学森回国受阻，并受美国方面监禁，1955年，在毛泽东主席和周恩来总理的争取下回到中国。
中国航天之父
中国航天之父：钱学森（1911.12.11－2009.10.31）
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东方红一号卫星
★里程碑之一【青铜时代】
1970年4月24日21时31分，在甘肃酒泉中国发射了第一颗人造卫星，由此开创了中国航天史的新纪元，使中国成为继苏、美、法、日之后世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。
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★里程碑之二【白银时代】：
1987年8月，中国返回式卫星为法国搭载试验装置。这是中国打入世界航天市场的首次尝试。
1990年4月7日，中国自行研制的“长征”三号运载火箭在西昌卫星发射中心，把美国制造的亚洲1号通信卫星送入预定的轨道，首次为国外用户发射卫星取得圆满成功。
1992年10月6日，发射瑞典科学卫星，以“一箭双星”的形式将瑞典“弗利亚”卫星送入预定轨道，圆满履行了中国发射外星的第一个合同。
“长征二号”
捆绑式运载火箭
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2003年10月15日9时，神州5号宇宙飞船在酒泉卫星中心成功发射，将第一位航天员杨利伟送入太空绕行14圈，10月16日6时23分降落在内蒙古主着陆场
中国成为世界上第三个独立开展载人航天活动的国家
1992年载人航天工程正式启动
★里程碑之三【黄金时代】：
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天
★里程碑之三【黄金时代】：
2005年10月12日9时,神州六号在酒泉卫星发射中心成功发射，费俊龙和聂海胜两名中国航天员被送入太空，飞行5天，在2005年10月17日凌晨4时33分成功返回。
费俊龙/聂海胜
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★里程碑之三【黄金时代】：
神舟七号载人航天飞船于2008年9月25日21点10分04秒从中国酒泉卫星发射中心用长征二号F火箭发射升空。飞船于2008年9月28日17点37分成功着陆于中国内蒙古四子王旗主着陆场。共计飞行2天20小时27分钟。
翟志刚出舱作业，刘伯明在轨道舱内协助（刘伯明的头部手部部分出舱），实现了中国宇航员第一次的太空漫步，令中国成为第三个有能力把航天员送上太空并进行太空行走的国家。
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★里程碑之三【黄金时代】：
2013年6月20日上午10点王亚平在天宫一号给地面的学生讲课，此次太空授课主要面向中小学生，使其了解失重条件下物体运动的特点、液体的表面张力作用，加深对质量、重量以及牛顿定律等基本物理概念的理解。航天员将进行在线讲解和实验演示，并与地面师生进行双向互动交流。
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★里程碑之四【探月时代】：
2007年10月24日18时05分，我国首颗探月卫星嫦娥一号在西昌卫星发射中心发射。11月7日进入200公里的环月工作轨道。2008年10月，在完成预定在轨一年的各项探测任务，2009年3月1日16时13分，成功撞月。嫦娥一号是中国自主研制并发射的首个月球探测器。主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。嫦娥一号发射成功，使中国成为世界第五个发射月球探测器的国家地区。
中国公布嫦娥一号拍摄
月球背面“万户坑”影像
中国的太空探测计划将以前所未有的速度，按部就班地往前推进：2007年“嫦娥奔月”，2008年“神七”飞船升空，2009年中俄开展火星联合探测，2012年实施“夸父计划”……
嫦娥五号发射升空
三、人造卫星
人造地球卫星轨道可分为三类：
(1)赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面，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。
1、人造卫星的轨道
人造卫星轨道
赤道卫星轨道
极地卫星轨道
其他卫星轨道
注：所有卫星轨道一定过地心
卫星高度约
=5.6R=3.6×107m
v
=3.1km/s
卫星速度约
h
R
1.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。
①定周期，即运行周期等于地球自转周期（24
h）；
②定轨道平面,即运行平面在赤道平面内；
③定高度，即离地面高度一定（h=3600
km）；
④定速度,即运行速度一定；
万有引力提供卫星做圆周运动的向心力
2.特点：
2、通讯卫星（地球同步卫星）
h=3.6××107m
r=4.2××107
V=3.08km/s
T=24h
同步卫星
月球
近地卫星
人造卫星和月球参数
总
结：
一、宇宙速度
1.
第一宇宙速度：v1＝7.9km/s
2.
第二宇宙速度：v2＝11.2km/s
它是卫星挣脱地球束缚的最小发射速度。
3.第三宇宙速度:
v3＝16.7km/s
它是挣脱太阳束缚的最小发射速度。
二、梦想成真
练
习
1.某颗北斗导航卫星属于地球同步卫星，其轨道半径约为地球半径的6.6倍。与近地轨道卫星相比，地球同步卫星（　　）
A．周期大
B．线速度大
C．角速度大
D．加速度大
A
s
练
习
2.如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，使卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则以下说法正确的是（　）
A．该卫星的发射速度必定大于11.2km/s
B．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/s
C．在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度
D．在Q点，卫星在轨道Ⅰ上的加速度大于在轨道Ⅱ上的加速度
c
s

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