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宇宙航行
物理必修二第七章第四节
教学目标
教学重点、难点
（1）第一宇宙速度的推导
（2）人造卫星运行速度与卫星发射速度的区别
（1）掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度
（2）卫星运动规律
（3）卫星稳定运动的条件
（4）同步卫星
V
一：三种宇宙速度
1、实验
2、牛顿的设想
英国科学家牛顿(1643-1727)
在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想抛出速度足够大时，物体就不会落回地面。
方法一：
已知地球的质量为M=5.89*1024kg,卫星的质量为m它到地心的距离为r、地球的半径为R=6.37 *106m,引力常量为G=6.67*10-11N*m2/kg2。
解：由于卫星做圆周运动，由万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律得
3、计算这个速度有多大？
方法二：
已知重力加速度为g=9.8m/s2地球的半径为R=6.37 *106m由于卫星在地球附近环绕时，卫星做圆周运动的向心力可看作由重力提供
根据牛顿第二定律得
P
V=7.9Km/s
7.9Km/sV>11.2Km/S
若卫星的发射速度大7.9km/s会怎呢？
4、探究
3、第三宇宙速度（脱离速度）：v =16.7千米/秒
（卫星挣脱太阳引力束缚飞到太阳系以外的星系的
最小发射速度）
2、第二宇宙速度（逃逸速度）：v =11.2千米/秒
（卫星挣脱地球束缚变成绕太阳运行的最小发射速度）
1、第一宇宙速度（环绕速度）：v =7.9千米/秒
（地球卫星的最小发射速度）
三种宇宙速度
1、推导
卫星绕地球的运行线速度v 、周期 T、角速度ω、向心加速度a与卫星轨道半径r的关系.（已知：地球质量M,卫星的质量为m卫星距地心距离为r,引力常量G ）
二：卫星运动规律
周期越大、线速度越小、
角速度越小、向心加速度越小
2：结论
（1）卫星轨道半径越大
是最小的发射速度
是最大运行速度
是近地卫星的线速度
（2） 速度V=7.9km/s
卫星稳定运行的条件
探究
三：卫星稳定运行的条件
极地轨道
一般轨道
赤道轨道
条件是所有卫星都在以地心为圆心的圆轨道上
立体
赤道平面
四：地球同步卫星
所谓地球同步卫星，是相对于地面静止的和与地球自转周期相同的卫星，同步卫星必须位于赤道平面内，且到地面的高度一定。
r v ω T a
“全部固定”
T=1天=86400秒
h=36000Km
V=3.07Km/s
2、已知地球的第一宇宙速度为v,地球表面处的重力加
速度为g,金星的半径是地球的a倍，质量为地球的b
倍.那么
（1）金星表面的自由落体加速度是多大？
（2）金星的第一宇宙速度是多大？
1、据某报报道，某国发射了一颗线速度为9Km/s的人造
地球卫星，请你用学过的知识判断这则新闻的真伪。
当堂小测
1、三种宇宙速度
2、卫星运动规律
3、卫星稳定运行的条件
4、同步卫星
小结
