§6.5 宇宙航行
嫦娥奔月
敦煌飞天的美丽壁画
外国人的 “飞天”梦
1957年10月4日，前苏联发射了
世界上第一颗人造地球卫星
我国在1970年4月20日发射了第一颗人造地球卫星
2003年10月15日，神州五号
载人宇宙飞船发射升空
一、人造卫星的发射原理
牛顿设想：抛出速度很大时，物体就不会落回地面
设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算？
卫星离地心越远，它运行的速度越小。
这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度。
近地面的卫星的速度是多少呢？
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度）
V1=7.9km/s
地球
11.2km/s>v>7.9km/s
2、第二宇宙速度：　　　　　(脱离速度)
V2=11.2km/s
V3=16.7km/s
3、第三宇宙速度：（逃逸速度）
→人造行星
→人造恒星
人造卫星
概念辨析　发射速度和运行速度
1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。
2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。
r↗ v↘
①宇宙速度均指发射速度
②第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小速度，也是环绕地球运行的最大速度
三、人造卫星的运动规律
人造卫星的轨道
练习：求近地卫星的周期
四、人造卫星的超重和失重
1、发射和回收阶段
发射
加速上升
超重
回收
减速下降
超重
2、沿圆轨道正常运行
只受重力
a = g
完全失重
与重力有关的现象全部消失
天平
弹簧秤测重力
液体压强计
五、地球同步卫星
1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：T＝24h
2、所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上 ，即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，卫星离地面高度为定值。
练习： 求同步卫星离地面高度
地球同步卫星的特点:
1、所有的同步卫星只能分布在赤道正上方的一个确定轨道上，即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，卫星离地面高度为定值 。
2、对同步卫星：其r、h、v、ω、T 、g'均为确定值
赤道轨道
极地轨道
倾斜轨道
同步轨道
自转轴
人造卫星的轨道
为了卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一种资源。
凡是人造卫星的问题都可从下列关系去列运动方程，即:
重力=万有引力
万有引力=向心力
求解重力加速度
已知地球质量为M，地球半径为R，万有引力恒量为G，如果不考虑地球自转的影响，用以上各量表示，地球表面的重力加速度是多少？你能不能求出距地面高度为h处的重力加速度是多少吗？
例1:
设地球的质量不变,而地球半径增加为原来的2倍,那么从地球发射的第一宇宙速度的大小应为原来的 ( )
A. 倍 B. 倍 C. ½ 倍 D.2倍
B
例2：
关于宇宙速度，下列说法正确的是：（ ）
A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的
最小发射速度
B.第一宇宙速度使人造地球卫星绕地球飞行
的最小速度
C.第二宇宙速度使卫星在椭圆轨道上运行时
的最大速度
D.第三宇宙速度时发射人造地球卫星的最小
速度
A
例3：
关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ ）
A.它的运行速度小于7.9km/s
B.它的运行速度大于7.9km/s
C.它的周期是24h，且轨道平面于赤道平面重
D.每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的
ACD
如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是：
A、b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度；
B、b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心 加速度；
C、c加速可追上同一轨道 上的b，b减速可等候 同一轨道上的c；
D、a卫星由于某原因，轨 道半径缓慢减小，其线 速度将增大。
例题分析
D
小 结：
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s
2、第二宇宙速度（脱离速度） v2=11.2km/s
3、第三宇宙速度（逃逸速度） v3=16.7km/s
二、同步卫星
1、周期T=24h
2、卫星轨道平面与地球赤道平面重合