第4節(jié)

宇宙航行人教版（2019）普通高中物理必修第二冊(cè)

一.宇宙速度1.第一宇宙速度2.第二宇宙速度3.第三宇宙速度4.夢(mèng)想成真二.人造地球衛(wèi)星1.人造地球衛(wèi)星的發(fā)射過程2.人造地球衛(wèi)星的軌道3.人造地球衛(wèi)星的基本參數(shù)規(guī)律4.三種地球衛(wèi)星

目錄想一想牛頓猜想：拋出速度很大時(shí)，物體就不會(huì)落回地面，這個(gè)速度有多大？一.宇宙速度

第一宇宙速度1.推導(dǎo)

簡(jiǎn)單認(rèn)為衛(wèi)星在地球表面附近（R=r）繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)：方法一：飛行器運(yùn)動(dòng)所需的向心力是由地球?qū)λ娜f有引力提供，即方法二：黃金代換法

mvr第一宇宙速度2.數(shù)值

已知地球質(zhì)量或重力加速度g，算出v＝______，這就是物體在地球表面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，叫作第一宇宙速度。7.9km/s

第一宇宙速度3.物理意義（1）第一宇宙速度是使人造衛(wèi)星能繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最小發(fā)射速度；（2）第一宇宙速度也是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大運(yùn)行速度（

）；也就是緊貼地面的運(yùn)行速度。4.別稱：環(huán)繞速度。

第二宇宙速度地面附近發(fā)射飛行器，發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它繞地球運(yùn)行的軌跡就不是圓，而是橢圓。當(dāng)物體的速度等于或大于11.2km/s時(shí)，它就會(huì)脫離開地球；我們把11.2km/s叫做第二宇宙速度。

第二宇宙速度1.大?。簐2＝11.2km/s2.物理意義：

衛(wèi)星逃離地球引力的束縛，成為繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的人造行星或飛到其他行星上去所必需的最小發(fā)射速度。3.別稱：逃逸速度

第三宇宙速度達(dá)到第二宇宙速度的物體還受到太陽(yáng)的引力；在地面附近發(fā)射一個(gè)物體，要使物體掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系外，必須使它的速度等于或大于16.7km/s，這個(gè)速度叫做第三宇宙速度。

第三宇宙速度1.大小：v3＝16.7km/s2.物理意義：

衛(wèi)星脫離太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間所必需的最小發(fā)射速度。3.別稱：脫離速度

三個(gè)宇宙速度注意1.

第一宇宙速度是最大環(huán)繞速度，也是最小發(fā)射速度。2.當(dāng)在地面上以7.9km/s<v<11.2km/s的速度發(fā)射衛(wèi)星時(shí)，該

衛(wèi)星的軌道是橢圓，地球位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。3.三個(gè)宇宙速度分別為在三種不同情況下在地面附近的最小

發(fā)射速度。

夢(mèng)想成真

夢(mèng)想成真

夢(mèng)想成真

登月第一人——阿姆斯特朗：“對(duì)個(gè)人來說，這不過是小小的一步，但對(duì)人類而言，卻是巨大的飛躍”。

夢(mèng)想成真

夢(mèng)想成真“嫦娥五號(hào)”任務(wù)回顧2020年12月17日，經(jīng)過20多天，嫦娥五號(hào)探測(cè)器在一次任務(wù)中，連續(xù)實(shí)現(xiàn)我國(guó)航天史上首次月面采樣、月面起飛、月球軌道交會(huì)對(duì)接、帶樣返回等多個(gè)重大突破，成功帶回1.7kg月球土壤。

磨劍霍霍2013年6月11日，“神舟十號(hào)”飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，航天員王亞平進(jìn)行了首次太空授課。在飛船進(jìn)入圓形軌道環(huán)繞地球飛行時(shí)，它的線速度大小(

)A．等于7.9km/sB．介于7.9km/s和11.2km/s之間C．小于7.9km/sD．介于7.9km/s和16.7km/s之間C

磨劍霍霍木星的衛(wèi)星之一叫艾奧，它上面的珞珈火山噴出的巖塊初速度為18m/s時(shí)，上升高度可達(dá)90m。已知艾奧的半徑為R＝1800km，引力常量G＝6.67×10－11

N·m2/kg2，忽略艾奧的自轉(zhuǎn)及巖塊運(yùn)動(dòng)過程中受到稀薄氣體的阻力，求：(1)艾奧的質(zhì)量；(2)艾奧的第一宇宙速度。

磨劍霍霍

磨劍霍霍

總結(jié)—宇宙速度別稱數(shù)值說明第一宇宙速度環(huán)繞速度7.9km/s第二宇宙速度脫離速度11.2km/s第三宇宙速度速度逃逸16.7km/s思考與討論1957年人類發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，你知道衛(wèi)星是如何發(fā)射的嗎？二.人造地球衛(wèi)星

人造地球衛(wèi)星1.人造地球衛(wèi)星的發(fā)射過程想一想：發(fā)射人造地球衛(wèi)星的發(fā)射場(chǎng)一般選擇在盡可能靠近赤道的地方．這樣選址有什么優(yōu)點(diǎn)？向哪個(gè)方向發(fā)射節(jié)省燃料？

人造地球衛(wèi)星2.人造地球衛(wèi)星的軌道（1）軌道分類①赤道軌道：衛(wèi)星軌道在赤道所在平面上，衛(wèi)星始終處

于赤道上方；②極地軌道：衛(wèi)星軌道平面與赤道平面垂直，衛(wèi)星經(jīng)過

兩極上空；③一般軌道：衛(wèi)星軌道和赤道成一定角度。

人造地球衛(wèi)星2.人造地球衛(wèi)星的軌道（2）萬有引力提供衛(wèi)星繞行所需的向心力，所有軌道圓

心必與地心重合；（3）衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，地球?yàn)闄E圓的一個(gè)焦

點(diǎn)，衛(wèi)星的周期和半長(zhǎng)軸的關(guān)系遵循開普勒第三定律。

人造地球衛(wèi)星3.人造地球衛(wèi)星的基本參數(shù)規(guī)律

衛(wèi)星軌道可視為圓形高軌低速大周期

人造地球衛(wèi)星4.三種地球衛(wèi)星（1）近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星是指軌道在地球表面附近的衛(wèi)星，通常高度在500km以下，計(jì)算時(shí)軌道半徑可近似取地球半徑。

人造地球衛(wèi)星4.三種地球衛(wèi)星（1）近地衛(wèi)星參數(shù)運(yùn)行方向周期軌道高度速度加速度特點(diǎn)與地球自轉(zhuǎn)相同計(jì)算/

人造地球衛(wèi)星4.三種地球衛(wèi)星（2）極地衛(wèi)星

人造地球衛(wèi)星4.三種地球衛(wèi)星（3）地球同步衛(wèi)星，即通訊衛(wèi)星：相對(duì)于地面靜止、且

和地球具有相同周期的衛(wèi)星。

人造地球衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星的“六定”參數(shù)運(yùn)行方向周期軌道高度速度加速度特點(diǎn)與地球自轉(zhuǎn)相同赤道的正上方計(jì)算或圖示與地球自轉(zhuǎn)周期相同P7：1

磨劍霍霍可以發(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)是共面的同心圓 B.與地球表面上某一經(jīng)線所決定的圓是共面的同心圓 C.與地球表面上的赤道線是共面的同心圓，且從地球表

面看衛(wèi)星是靜止D.與地球表面上的赤道線是共面的同心圓，但衛(wèi)星相對(duì)

地球表面是運(yùn)動(dòng)的CD

總結(jié)—宇宙航行1.第一宇宙速度：