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第三章
万有引力定律
第四节
宇宙速度与航天
粤教版
必修第二册
嫦娥奔月
“嫦娥”五号探月
一、宇宙速度
提出问题：发射卫星至少需要多大的速度？卫星的轨道是怎样的？卫星的运行速度是由什么决定的？
一、宇宙速度
若航天器环绕地球做匀速圆周运动。设地球质量为
，航天器质量为
、速度为
、到地心的距离为
。
【思考问题】（1）由哪些力提供航天器做匀速圆周运动的的向心力？
（2）航天器做匀速圆周运动的轨道平面的圆心在哪里？
地球对航天器的引力
地球的球心
一、宇宙速度
若航天器环绕地球做匀速圆周运动。设地球质量为
，航天器质量为
、速度为
、到地心的距离为
。
根据牛顿第二定律：
解得：
航天器环绕轨道半径越大，速度越小。
一、宇宙速度
若航天器环绕地球做匀速圆周运动。设地球质量为
，航天器质量为
、速度为
、到地心的距离为
。
根据牛顿第二定律：
解得：
若
，
，得：
第一宇宙速度
一、宇宙速度
1、航天器环绕轨道半径越大，速度越小。
2、第一宇宙速度：航天器在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度，
，也叫环绕速度。
【思考问题】你还能用其它方法计算第一宇宙速度吗？
第一宇宙速度是最大的环绕速度
一、宇宙速度
第二宇宙速度：
第三宇宙速度：
环绕太阳
飞出太阳系
第一宇宙速度：
【思考问题】（1）如果未来人类登上火星，那么在火星表面发射人造卫星的最小速度又是多少？
（2）你能总结出在宇宙中任意行星上发射卫星的最小速度吗？应该知道哪些量？
【讨论与交流】有人说：“围绕地球做匀速圆周运动的卫星，离地面的高度越大，其飞行线速度也越大，周期也越大。”这种说法对吗？为什么？
比较速度：
比较周期：
方法一：
方法二：
二、人造卫星
【思考问题】（1）你知道人造卫星的用途有哪些吗？
（2）你对我国的北斗卫星导航系统了解多少？
二、人造卫星
例题：已知地球的质量
，半径
，自转周期
，万有引力常量
。
（1）估算同步卫星离地面的高度。
（2）简述为什么同步卫星轨道平面要与赤道平面重合。
二、人造卫星
地球同步卫星的特点：
公转周期一定
轨道平面一定
离地面高度一定
线速度大小一定
向心加速度大小一定
【讨论与交流】（1）从例题的计算可知，所有同步卫星所处的高度是一样的。那么，赤道上空这一领域对于同步卫星的容量是多少？应制定怎样的同步卫星管理措施来维护太空中这一重要领域？
（2）资料表明，至少要发射三颗同步卫星分布在同一轨道上，才能实现全球通信。那么，“三”这个数量是如何估算出来的？
三、遨游太空
【思考问题】（1）人类为何要冒很大的风险实现太空遨游？
（2）太空探险有何积极意义？有消极的影响吗？
（3）太空探险与人类生存有何关系？
（4）我国在实现自己航天梦的过程中取得了怎样的成果？
三、遨游太空
1957年10月4日，苏联发射第一颗人造地球卫星
1961年4月12日，宇宙飞船“东方1号”载着苏联宇航员加加林环绕地球一圈
三、遨游太空
1969年7月20日，美国“阿波罗11号”将两名宇航员送上月球，人类第一次登月
1971年4月9日，苏联发射“礼炮1号”空间站
三、遨游太空
1990年4月24日，哈勃空间望远镜升空
1973年，美国发射“天空实验室”空间站
中国骄傲！！！
1970年4月24日，我国发射第一颗人造地球卫星——“东方红1号”
每年的4月24日
中国航天日
中国骄傲！！！
2017年4月22日，“天舟一号”与“天宫二号”首次完成推进器在轨补加
中国空间站
中国骄傲！！！
2003年10月15日，“神州五号”将我国第一位宇航员杨利伟送入太空。
2016年9月15日，“天宫二号”空间实验室发射成功。
中国骄傲！！！
2020年6月23日，北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射，随后北斗三号全球卫星导航系统正式开通。
中国骄傲！！！
2020年7月23日，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功发射。
2020年11月24日，“嫦娥五号”发射成功。
