第4節(jié)宇宙航行第7章2認識經(jīng)典力學的局限性和適用范圍，了解相對論、量子力學和經(jīng)典力學的關(guān)系1知道三個宇宙速度的含義及其大小，學會用兩種方法推導(dǎo)第一宇宙速度目錄CONTENTS三個宇宙速度01人造地球衛(wèi)星02牛頓的設(shè)想從高山上水平拋出物體，速度一次比一次大，落地點也就一次比一次遠，速度如果足夠大，物體就不會再落回地面，它將繞地球運動，成為人造地球衛(wèi)星。你知道這個最大速度是多少嗎？01三個宇宙速度GMmr2=mv2rv=GMr建立模型：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動基本思路：衛(wèi)星繞地球做圓周運動的向心力由地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供。v=7.9km/s物體拋出的速度要多大，才能成為人造衛(wèi)星？導(dǎo)學探究(1)當拋出速度較小時，物體做什么運動？當物體剛好不落回地面時，物體做什么運動？當拋出速度非常大時，物體還能落回地球嗎？當拋出速度較小時，物體做平拋運動.當物體剛好不落回地面時，物體做勻速圓周運動.當拋出速度非常大時，物體不能落回地球.物體拋出的速度要多大，才能成為人造衛(wèi)星？導(dǎo)學探究(2)已知地球的質(zhì)量為m地，地球半徑為R，引力常量為G，當物體剛好不落回地面時，其速度大小為多少？

物體拋出的速度要多大，才能成為人造衛(wèi)星？導(dǎo)學探究(3)已知地球半徑R＝6400km，地球表面的重力加速度g＝10m/s2，則物體緊貼地球表面做圓周運動的速度多大？

R1.第一宇宙速度

物體在地球附近繞地球做勻速圓周運動的速度（最小發(fā)射速度）2.第二宇宙速度（脫離速度）當物體時，物體就會克服地球的引力，永遠的離開地球，所以為第二宇宙速度。3.第三宇宙速度（逃逸速度）要使物體掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系外，必須使它的速度，這個速度叫做第三宇宙速度 V1=7.9km/s地球11.2km/s>v>7.9km/sV2=11.2km/sV3=16.7km/s人造地球衛(wèi)星1.第一宇宙速度2.第二宇宙速度3.第三宇宙速度(最小的發(fā)射速度)思考與討論以下太空探索實踐中需要的發(fā)射速度是多少？“嫦娥”奔月

天問探火

無人外太陽系空間探測器“嫦娥”奔月中衛(wèi)星的發(fā)射速度應(yīng)該大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度。“天問一號”的發(fā)射速度應(yīng)該大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度。無人外太陽系空間探測器的發(fā)射速度應(yīng)該大于第三宇宙速度。1.(多選)下列關(guān)于三個宇宙速度的說法中正確的是A.第一宇宙速度v1＝7.9km/s，第二宇宙速度v2＝11.2km/s，則人造衛(wèi)星

繞地球在圓軌道上運行時的速度大于等于v1、小于v2B.美國發(fā)射的“鳳凰號”火星探測衛(wèi)星，其發(fā)射速度大于第三宇宙速度C.第二宇宙速度是在地面附近使物體可以掙脫地球引力束縛，成為繞太

陽運行的人造行星的最小發(fā)射速度D.第一宇宙速度7.9km/s是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最大運行速度√√2.已知月球質(zhì)量與地球質(zhì)量之比約為1∶80，月球半徑與地球半徑之比約為1∶4，則月球上的第一宇宙速度與地球上的第一宇宙速度之比為√02人造地球衛(wèi)星導(dǎo)學探究在地球的周圍，有許多的衛(wèi)星在不同的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動。請思考：(1)這些衛(wèi)星運動所需的向心力都是由什么力提供的？這些衛(wèi)星的軌道平面有什么特點？

衛(wèi)星運動所需的向心力是由地球與衛(wèi)星間的萬有引力提供的，故所有衛(wèi)星的軌道平面都經(jīng)過地心。(2)這些衛(wèi)星的線速度大小、角速度、周期跟什么因素有關(guān)呢？a.赤道軌道：衛(wèi)星的軌道與赤道共面，衛(wèi)星始終處于赤道正上方。c.任意軌道：衛(wèi)星的軌道與赤道平面成某一角度。b.極地軌道：衛(wèi)星的軌道與赤道平面垂直，衛(wèi)星經(jīng)過兩極上空。衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時，由地球?qū)λ娜f有引力充當向心力。因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的圓心必與地心重合，其軌道可分為三類：

1.人造地球衛(wèi)星的運行軌道

1.人造地球衛(wèi)星的運行軌道所有衛(wèi)星都在以地心為圓心的圓（或橢圓）軌道上運行。A、B、C，衛(wèi)星靠萬有引力提供向心力，而萬有引力指向地心，故軌道圓心一定與地心重合。問題：如圖所示，A、B、C、D四條軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪一條?問題：對于繞地球運動的人造衛(wèi)星,其向心加速度、線速度、角速度、周期隨軌道半徑的變化規(guī)律？v、ω、T與r為一一對應(yīng)關(guān)系，且越高越慢。2.衛(wèi)星運行速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系：

3.地球同步衛(wèi)星（1）定義：地球同步衛(wèi)星是指相對于地面靜止的人造衛(wèi)星，它在軌道上跟著地球自轉(zhuǎn)，同步地做勻速圓周運動，它的周期：T＝24h（2）特點：①定點在赤道上空②周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同③距離地面的高度高度一定（約距地面36000km）④線速度大小一定（約為3.1km/s）特點：定軌道、定周期、定角速度、定高度、定線速度2023年10月26日神州十六和神州十七乘務(wù)組會師h問題5、地球同步衛(wèi)星能否位于廈門正上方某一確定高度h處？1.求同步衛(wèi)星離地面的高度？2.(多選)可以發(fā)射一顆這樣的人造地球衛(wèi)星，使其圓軌道A.與地球表面上某一緯線(非赤道)是共面同心圓B.與地球表面上某一經(jīng)線所決定的圓是共面同心圓C.與地球表面上的赤道是共面同心圓，且衛(wèi)星相對地球表面是靜止的D.與地球表面上的赤道是共面同心圓，但衛(wèi)星相對地球表面是運動的√√3.如圖所示是一張人造地球衛(wèi)星軌道示意圖，其中圓軌道a、c、d的圓心均與地心重合，a與赤道平面重合，b與某一緯線圈共面，c與某一經(jīng)線圈共面。下列說法正確的是A.a、b、c、d都有可能是衛(wèi)星的軌道B.軌道a上衛(wèi)星的線速度大于7.9km/sC.軌道c上衛(wèi)星的運行周期可能與地球自轉(zhuǎn)周期相同D.僅根據(jù)軌道d上衛(wèi)星的軌道半徑、角速度和引力常量，不能求出地球

質(zhì)量√課堂小結(jié)一、三個宇宙速度1.第一宇宙速度

v1=7.9km/s

推導(dǎo)式：2.第二宇宙速度（脫離速度）

v2=11.2km/s

第三宇宙速度（逃逸速度）

v3=16.7km/s二、人造地球衛(wèi)星

1.人造地