5 宇宙航行
航天技术的发展
1.了解人造卫星的有关知识。
2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速
度。
3.通过实例，了解人类对太空的探索历程。
（重点）
牛顿的人造卫星原理图
探究 卫星发射成功的最小速度
问题1.平抛物体的速度逐渐增大，物体的落地点如何变化?
物体的落地点逐渐变远
问题2：抛出物体初速度满足什么条件时将不再落回地面而环绕地球做匀速圆周运动呢？
可得
当物体做匀速圆周运动时，地球对物体的万有引力恰好提供向心力，即满足：
问题3：已知Ｇ=6.67×10-11N·m2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km，这个速度多大 呢？
问题4：若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2 ，地球半径R=6400km,能否计算物体恰好绕地球做匀速圆周运动的速度呢？请探索试探
重力提供物体作圆周运动的向心力
可得
探究结论：卫星发射成功的最小速度为
一、宇宙速度
1.第一宇宙速度（v=7.9km/s）：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。
向高轨道发射卫星与发射近地卫星，哪个需要的发射速度大？为什么？
结论：第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度。
高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么?
【互动探究】
探究结论：
第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度。
2.第二宇宙速度（大小：v=11.2km/s ）：当物体的速度大于或等于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。
3.第三宇宙速度（大小：v=16.7km/s ）：如果物体的速度大于或等于16.7km/s，物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外。
【对点训练】
发射一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,如果它的轨道半径是地球半径的4倍,它的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍？
解:由万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力得
设第一宇宙速度为v1,卫星的轨道速度为v2

它的轨道速度是第一宇宙速度的0.5倍
【对点训练】A星球的第一宇宙速度为9km/s，已知B星球的质量是A星球质量的1/81，A星球半径是B星球半径的4倍，则在B星球上发射“近地卫星”的环绕速度约为多少？
解:由
由 得
二、人造地球卫星的动力学问题
人造地球卫星运动
（匀速圆周运动）
万有引力提供向心力
其中：
表达式
【探究归纳】
1.对于绕地球运动的人造卫星,其向心加速度、线速度、角速度、周期随轨道半径的变化规律？
由人造卫星运行的动力学方程（r—v—ω—T）
探究结论：除了周期以外，其余各量都随半径的增大而减小。
2.人造地球卫星的运行轨道
所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上运行
【互动探究】有没有不以地心为中心的卫星轨道呢？
没有，万有引力指向轨道圆心完全提供向心力，而万有引力指向地心的，故轨道圆心一定与地心重合
3.地球同步卫星（通讯卫星）
地球同步卫星：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星，又叫通讯卫星。
三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。
同步卫星的特点
①同步卫星与地面相对静止，与地球自转同步，周期为24h。
②同步卫星运行方向与地球自转的方向相同。
③同步卫星只能运行于赤道上方固定高度上，且其周期、角速度、线速度、向心加速度均为定值。
【对点训练】求同步卫星离地面的高度
【拓展思考】
地球同步卫星能否位于厦门正上方某一确定高度h处？
【对点训练】同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星（    ）
A.它可以在地面上任一点的正上方，且离地心距离可按需要选择不同的值
B.它可以在地面上任一点的正上方，但离地心距离是
一定的   
C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值
D.它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的
D
1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。当时，上亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗，他在月球上迈出了一小步，却是人类迈出的一大步。
三、梦想成真
2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在重返地面的过程中突然发生解体燃烧，航天飞机上的七名宇航员，包括六名美国人及一名以色列人全部遇难。
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。
这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦想，标志着中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家，为进一步的空间科学研究奠定了坚实的基础。
1992年，中国载人航天工程正式启动。2003年10月15日9时，我国“神舟五号”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。
2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功。
2008年9月25日神舟七号
翟志刚、刘伯明、景海鹏。
神舟八号
神舟九号
爱因斯坦曾说过：“一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜”。你想加入破解它的行列吗？
神舟十号
一、宇宙速度
1.第一宇宙速度 v1=7.9km/s
推导式：

2.第二宇宙速度（脱离速度） v2=11.2km/s
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
1.两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半径
之比R1∶R2=3∶1，下列有关数据之比正确的是( )
A.周期之比T1∶T2=3∶1 B.线速度之比v1∶v2=3∶1
C.向心力之比F1∶F2=1∶9 D.向心加速度之比a1∶a2=1∶9
D
2.2011年11月3日，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行
器成功实施了首次交会对接。任务完成后“天宫一号”经变轨
升到更高的轨道，等待与“神舟九号”交会对接。变轨前和变
轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的
轨道半径分别为R1、R2，线速度大小分别为 、 。则
等于（ ）A． B． C． D．
B
3.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.b、c的周期大小相等，且小于a的周期
D.a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大
D
【互动探究】
在上述题目中，若使卫星c追上卫星b，该如何操作呢？
应先让卫星c减速至低轨道，这样卫星c的速度就比卫星b的大了，然后在恰当位置加速到原轨道，就可以追上卫星b。
4.(2014·福建高考)若有一颗“宜居”行星,其质量为地球的p倍,半径为地球的q倍,则该行星的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的(　　)
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
C
【解题关键】在球面附近的卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力
5.根据下列情形,写出金星第一宇宙速度的表达式:
(1)已知金星的质量M和它的半径R.
(2)已知金星表面自由落体的加速度g和它的半径R.
答案：(1)

(2)
不能因为我们感觉不到温暖就否定太阳的存在；不能因为我们感觉不到真诚就否定人间真诚的存在。