宇宙航行
学习目标：
知识与技能：理解人造卫星发射原理，推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度，简单了解航天发展史。
过程与方法：学习科学的思维方法，培养分析推理能力和合理表达的能力。
情感态度与价值观：激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。
重点：
第一宇宙速度的计算及对宇宙速度意义的理解
抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星发射而不落下来必须具备什么条件？
问题：
牛顿的思考与设想：
抛出的速度v越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？
牛顿的设想过程
法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力
探究问题一：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km)
（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km）
1.第一宇宙速度（环绕速度）
大小：v1 =7.9km/s
意义：①是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的
速度，也叫做地面附近的环绕速度。
②即绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，
③也是最小发射速度；
说明：
　（１）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；
（２）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；
一、宇宙速度
2.第二宇宙速度
大小：v=11.2km/s
意义：以这个速度发射，物体刚好能克服地球的引力作用，永远的离开地球而绕太阳运动。也叫地面附近的逃逸速度。

3.第三宇宙速度
大小：v=16.7km/s
意义：以这个速度发射，物体刚好能摆脱太阳引力的束缚而飞到太阳系以外。
a
b
c
d
探究问题二： （1）如图所示，a、b、c、d四轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？
提示：卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供，所以必须指向地心
（2）这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和地球自转同步？
二、人造卫星：
1、卫星轨道：赤道平面轨道和极地轨道
极地卫星、同步卫星还是一般卫星
二、人造卫星：
2、发射速度与运行速度
（1）发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道．
（2）环绕速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度．当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度．
注意：卫星的实际环绕速度一定小于发射速度．
1）、发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹不是圆，而是椭圆；等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。
2）、发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
3、卫星变轨道-同步卫星发射
由于技术上的原因，卫星的发射往往要分几个阶段，经过多次变轨后才能定点于预定的位置。
v2 ＞ v1 ＞ v4 ＞ v3
三、同步卫星有以下几个特点：
三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。（两级有部分盲区）
1、同步卫星与地球自转方向一致。 2、同步卫星的运转周期与地球自转周期一致，是24h。所以同步卫星的角速度与地球自转的角速度相等。 3、同步卫星的轨道平面与赤道平面共面。 4、同步卫星的高度一定。5、同步卫星的环绕速度大小一定相等。
无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。
虽着我国“神舟’系列号、“嫦娥一号发射成功，中国已开始了宇宙探索的新征程．
2003年10月15日9时随“神舟”五号宇宙飞船升空的中国第一位航天员杨利伟
1992年，中国载人航天工程正式启动．
西昌卫星发射中心
酒泉卫星发射基地
太原卫星发射中心
我国卫星发射基地
1、宇宙速度
第一宇宙速度7.9km/s，第二宇宙速度11.2km/s，第三宇宙速度16.7km/s。
第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是在轨道上运行的最大速度.
2、人造地球卫星 1）卫星轨道 2）卫星速度
3、同步卫星
定点在赤道上空，周期T、高度h、线速度v一定。T=24h ， h=36000km ， v=3.1km/s
4 、梦想成真（1）世界的成就（2）中国的成就
小结：
5 、解题主线
【1】1990年3月，紫金山天文台将该台发现的2752号小行星命名为“吴健雄星”。将其看作球形，直径为32km，它的密度和地球密度相近。若在此小行星上发射一颗卫星环绕其表面附近运转。求此卫星的环绕速度。（地球半径取6400km）
20m/s
习题精析
【2】在正在绕地球运行的人造卫星系统内，下列仪器还可以使用的有(　　)
A．天平　　 B．测力计
C．密度计 D．气压计
B
【3】假如一人造地球卫星做圆周运动的轨道半径增大到原来的2倍,仍做圆周运动.则 ( )A.根据公式v=rω可知卫星的线速度将增大到原来的2倍B.根据公式F= mv2/r ,可知卫星所受的向心力将变为原
来的1/2倍C.根据公式F =GMm/r2 ,可知地球提供的向心力将减少
到原来的1/4倍D.根据上述B和C给出的公式,可知卫星运动的线速度将减
少到原来的
C
习题精析
【4】近地人造卫星1和2绕地球做匀速圆周运动的周期分别为T1和T2,设在卫星1、卫星2各自所在的高度上的重力加速度大小分别为g1、g2，则（ ）

A． B． C． D．
B
习题精析
D
【6】2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有（ ）
（A）在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度
（B）在轨道Ⅱ上经过A的速度小于在轨道Ⅰ上经过A
的速度
（C）在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的
周期
（D）在轨道Ⅱ上经过A的加速度小
于在轨道Ⅰ上经过A的加速度
习题精析
ABC
【7】发射地球同步卫星时,先将卫星发射到近地圆轨道1,然后点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3.轨道1,2相切于Q点,轨道2,3相切于P点,如图所示,则当卫星分别在1,2,3轨道上正常运行时,下列说法中正确的是: 　　 ( )A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上
的速率B. 卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1
上的角速度C. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大
于它在轨道2上经过Q点时的加速度D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度
等于它在轨道3上经过P点时的加速度
BD
习题精析
【8】a是地球赤道上一栋建筑，b是在赤道平面内作匀速圆周运动、距地面9.6×106m的卫星， c是地球同步卫星，某一时刻b、c刚好位于a的正上方（如图甲所示），经48h，a、b、c的大致位置是图乙中的（取地球半径R=6.4×106m地球表面重力加速度g=10m/s2, ）
下图正确的是（ ）
习题精析
B
【9】有一星球的密度与地球的密度相同，但它表面处的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，则该星球的质量将是地球质量的（ ）
A、1/4倍 B、4倍 C、16倍 D、64倍
D
习题精析
【10】已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6倍。若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍，则该行星的自转周期约为（ ）
A．6小时 B. 12小时 C. 24小时 D. 36小时
D
【11】太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道。下列4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。图中坐标系的横轴是lg(T/T0),纵轴是lg(R/R0),这里T和R分别是行星红太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，T0和R0分别是木星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，下列4幅图中正确的是 （ ）
习题精析
A
【12】1990年5月，紫金山天文台将他们发现的第2752号小行星命名为吴健雄号，该小行星的半径为16km。若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，小行星密度与地球相同。已知地球半径R＝6400km，地球表面重力加速度为g.这个小行星表面的重力加速度为（　　） 　　

A．400g　　　B．g/400　　　C．20g　　　D．g/20
B
习题精析
【13】地球半径为R,地面的重力加速度为g，某卫星距地面的高度也为2R，设卫星做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A、卫星的线速度为 B、卫星的角速度为
C、卫星的加速度为g/4 D、卫星的周期为
BD
习题精析
【14】两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起时，它们之间的万有引力为F。若半径为原来两倍的实心大铁球紧靠在一起时，则它们之间的万有引力为：（ ）
A. 4F B.2F C.F D.16F
D