§4宇宙航行高一物理（人教版2019）必修第二冊第七章

萬有引力與宇宙航行古老的飛天夢想：嫦娥奔月敦煌飛天壁畫萬戶飛天新課引入復(fù)習(xí)與回顧：在樓頂上用不同的水平初速度拋出一個(gè)物體，不計(jì)空氣阻力，它們的落地點(diǎn)相同嗎？如果被拋出物體的速度足夠大，物體的運(yùn)動情形又如何呢？新課引入牛頓的猜想物體初速度達(dá)到多大時(shí)就可以發(fā)射成為一顆人造衛(wèi)星呢?牛頓曾設(shè)想，從高山上用不同的水平速度拋出物體，速度一次比一次大，則落點(diǎn)一次比一次遠(yuǎn)，如果速度足夠大，

物體就不再落到地面上來，它將繞地球運(yùn)動，成為一顆人造地球衛(wèi)星。新課引入如果把拱橋半徑增大，增大到6400km，此時(shí)汽車以多大速度才能脫離橋面？復(fù)習(xí)與回顧：新課引入一、宇宙速度1.建立模型：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動2.基本思路：向心力由地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供

請同學(xué)們計(jì)算：已知地球半徑R=6400km，地球質(zhì)量M=6.0×1024kg，衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動所必須具有的速度有多大？新課講授如果不知道地球的質(zhì)量，但知道地球表面的重力加速度g，如何求宇宙第一速度

v？由則新課講授3.第一宇宙速度：新課講授公式也適用于其他天體有關(guān)第一宇宙速度的計(jì)算問題。(1)定義：是人造衛(wèi)星(或航天器)近地環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動的速度。(M為地球質(zhì)量；R為地球球體半徑)(2)公式：(g為地球表面重力加速度；R為地球球體半徑)地球的第一宇宙速度大小為km/s。(3)第一宇宙速度的理解：①“最小發(fā)射速度”：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難，因?yàn)榘l(fā)射衛(wèi)星要克服地球?qū)λ囊?。近地軌道是人造衛(wèi)星的最低運(yùn)行軌道，而近地軌道的發(fā)射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度。v＝7.9km/s是最小的發(fā)射速度新課講授v＝7.9km/s是最大環(huán)繞速度(3)第一宇宙速度的理解：新課講授4.第二宇宙速度：一、宇宙速度新課講授

理論研究指出，在地面附近發(fā)射飛行器，如果速度大于7.9km/s，又小于11.2km/s，它繞地球運(yùn)行的軌跡就不是圓，而是橢圓。當(dāng)飛行器的速度等于或大于11.2km/s時(shí)，它就會克服地球的引力，永遠(yuǎn)離開地球。我們把11.2km/s叫作第二宇宙速度。5.第三宇宙速度：一、宇宙速度新課講授

達(dá)到第二宇宙速度的飛行器還無法脫離太陽對它的引力。在地面附近發(fā)射飛行器，如果要使其掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系外，必須使它的速度等于或大于16.7km/s，這個(gè)速度叫作第三宇宙速度。二、人造地球衛(wèi)星1.我國的發(fā)射的衛(wèi)星新課講授東方紅1號衛(wèi)星

1970年4月24日，我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅1號”發(fā)射成功，開創(chuàng)了中國航天史的新紀(jì)元。二、人造地球衛(wèi)星墨子號量子衛(wèi)星北斗導(dǎo)航衛(wèi)星1.我國的發(fā)射的衛(wèi)星新課講授二、人造地球衛(wèi)星2.不同軌道的地球衛(wèi)星新課講授3.衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動和受力特點(diǎn)衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供向心力：F引=F向

4.衛(wèi)星的動力學(xué)方程(r–v–ω–T

的關(guān)系)rR二、人造地球衛(wèi)星新課講授二、人造地球衛(wèi)星新課講授(2)特點(diǎn)：六個(gè)“一定”①轉(zhuǎn)動方向一定：和地球自轉(zhuǎn)方向一致；②周期一定：和地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T＝24h；③角速度一定：等于地球自轉(zhuǎn)的角速度；二、人造地球衛(wèi)星新課講授(2)特點(diǎn)：六個(gè)“一定”⑤高度一定：離地面高度固定不變(約3.6×104km)；⑥速率一定：線速度大小一定。三、載人航天與太空探索1.世界其他國家的太空探索歷史新課講授蘇聯(lián)東方一號載人飛船進(jìn)入太空美國阿波羅登月2003年10月15日9時(shí)，我國神州五號宇宙飛船把中國第一位航天員楊利偉送入太空，標(biāo)志著我國成為世界上能夠獨(dú)立開展載人航天活動的國家。新課講授三、載人航天與太空探索2.我國的載人航天和太空探索三、載人航天與太空探索天和號太空艙嫦娥五號2.我國的載