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1、6.5宇宙航行班级 第 组 姓名 【学习目标】（1）了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系。知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。（2）通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情。（3）激情投入，展示自我，享受合作学习的快乐。 【新课讲解】一、再次循着牛顿的足迹1. 我们知道，在地面上将一个物体水平抛出，若抛出时速度越大，则落地点距抛出点的水平距离越大。如果抛出速度很大时，我们还能将地面看作平面吗？不能2. 早在16世纪牛顿就曾思考过这样一个问题：从地球的高山上将物体水平抛出，速度越大，落地点就 越远 。如果抛出的速度足够大，物体就不再落回地面
2、，它将环绕地球运动，成为一颗卫星。3. 以多大的速度发射这个物体，物体就刚好不落回地面，成为一颗绕地球表面做匀速圆周运动的卫星呢？请你用万有引力的有关知识把它算出来，要求写出计算步骤和结果。4. 拱桥问题回顾：质量为m的汽车在拱形桥上以速度V行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力请同学们进一步考虑当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有多大当汽车的速度大于这个速度时，会发生什么现象?地球可看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径（约为6400Km），请在上一问中代入数据计算出结果，发现什么问题吗？二、宇宙速度1 第一宇宙速度： 航天器沿地球表面
3、作圆周运动时必须具备的速度，也叫环绕速度。大小： 7.9kms 。意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，所以也称为环绕速度。注意：发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹不是圆，而是椭圆。2第二宇宙速度大小：人造天体脱离地球引力束缚所需的最小速度 。意义：使卫星挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。注意：发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。3第三宇宙速度从地球表面出发，为摆脱太阳系引力场的束缚，飞向恒星际空间所需的最小速度。大小：16.7k
4、m/s。意义：使卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。注意：如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。【合作探究】目前为止，人类发射的人造地球卫星已经有几千颗了，这些卫星运行的快慢不同，那么卫星运行的快慢与什么因素有关呢？问题探究一卫星运行的线速度与轨道半径的关系（提示：记得用黄金代换式：GM=gR2）问题探究二卫星运行的角速度与轨道半径的关系问题探究三卫星运行的周期与轨道半径的关系结论：卫星运行的线速度、角速度、周期都与卫星的质量无关，仅由旋转半径决定。问题探究四当卫星环绕地球表面运行时，轨道半径最小为地球半径（r=R=6400km），请
5、计算出此时的线速度、角速度、周期分别为：V= = T= 交流与讨论：能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星并说明原因？结论：当卫星环绕地球表面运行时线速度 ，角速度 ，周期 。当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度 第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度 第一宇宙速度。因此第一宇宙速度既是 发射速度，也是 环绕速度。三、梦想成真其实早在六百多年前的明朝，一个名叫万户的人就曾有“飞天”的壮举，但最终未能成功，并为之付出了生命。万户是世界上第一个利用火箭向太空搏击的英雄。他的努力虽然失败了，但他借助火箭推力升空的创想是世界上第一个，因此他被世界公认为“真正的航天始祖”，为了纪念这位
6、世界航天始祖，世界科学家将月球上的一座环形火山命名为“万户山”。19世纪中叶，俄罗斯学者，齐奥尔科夫斯基，提出利用 火箭 运载发射卫星。1957年10月4日，世界上第一颗人造卫星成功在 苏联发射成功。1961年4月12日，世界上第一次载人飞行，苏联航天员加加林乘东方1号航天飞船绕地球飞行一圈后，顺利返航，首次实现人类遨游太空的梦想。1969年7月16日，人类第一次登上月球（载有阿姆斯特朗、科林斯、奥尔德林名宇航员的美国“阿波罗”号载人飞船，第一次把人类送上月球），美国。1970年，（4月24日 - 东方红一号发射，中国首枚人造卫星。中国第一颗人造卫星发射成功。2019年10月15日，（北京时间
7、上午9时整，中国“神洲五号“载人飞船由“长征-2F”型火箭发射升空）中国“神洲五号“载人飞船 第一次载人飞行。2019年， 中国自行研制的“嫦娥一号”探月飞船于18时05分04秒成功发射升空。 一号成功发射（956年10月8日，我国第一个火箭导弹研制机构国防部第五研究院成立1958年4月，开始兴建我国第一个运载火箭发射场。 1964年7月19日，我国第一枚内载小白鼠的生物火箭在安徽广德发射成功，我国的空间科学探测迈出了第一步。 1968年4月1日，我国航天医学工程研究所成立 1970年4月24日,第一颗人造地球卫星“东方红”1号在酒泉发射成功1975年11月26日，首颗返回式卫星发射成功，3天
8、后顺利返回1979年，远望1号航天测量船建成并投入使用 1985年，我国正式宣布将长征系列运载火箭投入国际商业发射市场。1990年4月7日，长征三号运载火箭成功发射美国研制的“亚洲一号”卫星 1990年7月16日，长征2号捆绑式火箭首次在西昌发射成功1990年10月，载着两只小白鼠和其他生物的卫星升上太空，开始了我国首次携带高等动物的空间轨道飞行试验。 1992年，我国载人飞船正式列入国家计划进行研制，这项工程后来被定名为神舟号飞船载人航天工程。 2019年11月20日、2019年1月10日、2019年3月25日、2019年12月30日，我国先后4次成功发射神舟一号至四号无人飞船，载人飞行已为
9、时不远。 2019年10月15日，我国成功发射第一艘载人飞船神舟五号，将航天员杨利伟送入太空。这次的成功发射标志着中国成为继前苏联（现由俄罗斯承继）和美国之后，第三个有能力独自将人送上太空的国家。2019年10月12日，我国成功发射第二艘载人飞船神舟六号，宇航员费俊龙和聂海胜。中国第一艘执行“多人多天”任务的载人飞船并首次进行多人多天飞行试验。2019年9月25日，神舟七号载人飞船顺利升空，航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏。神七实现了出舱，为后面月球登陆，和建立空间站，做准备工作。2019年9月29日中国第一个目标飞行器“天宫一号”发射成功。它的发射标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的第二步第二
10、阶段。2019年11月1日神舟八号无人飞船升空，。升空后2天，“神八”与此前发射的“天宫一号”目标飞行器进行了空间交会对接。2019年6月16日18时37分，神舟九号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空。2019年6月18日约11时左右转入自主控制飞行，14时左右与天宫一号实施自动交会对接，这是中国实施的首次载人空间交会对接。2019年6月16日18时37分，神舟九号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空景海鹏、刘旺和女航天员刘洋） 然而人类对宇宙的探索并不是一帆风顺的，无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路1986年1月28日，美国，挑战者号航天飞机升空后爆炸，七名宇航员遇难。2019年2月
11、1日，美国，哥伦比亚号航天飞机返航时爆炸，七名宇航员遇难。四、地球同步卫星 同步卫星的特征：【典例分析】知识点1 对宇宙速度的理解例1 若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，这行星的第一宇宙速度约为（ ）A16 km/s B32 km/s C4 km/sD2 km/s思路分析 此类题要结合第一宇宙速度的计算公式进行对比分析来计算.由G=m得v=.因为行星的质量M是地球质量M的6倍，半径R是地球半径R的1.5倍.即M=6M，R=1.5R得：=2即：v=2v=28 km/s=16 km/s答案：A.思维总结：计算第一宇宙速度有两种方法：（1）由G=得
12、：v=（2）由mg=m得：v=知识点2 有关同步卫星的问题例2 已知一颗近地卫星的周期为5 100 s，今要发射一颗地球同步卫星，它距地面高度为地球半径的多少倍？ 思路分析 近地卫星和同步卫星绕地球做匀速圆周运动所需向心力都是由万有引力提供，所以可以用两种卫星的对称性来求解。 对于近地卫星，根据万有引力提供向心力，有：G=m（）2R 对于同步卫星有：G=m（）2（R+h）联立得：即-1又T1=5 100 s，T2=243 600 s，所以=5.6答案： 5.6倍【小结与反思】尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月亮不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史
13、不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕 宇宙留给人们的思考和疑问深邃而广阔。宇宙有没有边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？ 爱因斯坦曾经说过：“一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜”。你想加入破解它的行列吗？【教材补充】卫星人类的“千里眼”、“顺风耳”人造卫星是人类的“千里眼”、“顺风耳”。卫星上的照相机和雷达等遥感设备，可以帮助人们看得更远、更深入。气象卫星、地球资源卫星、环境卫星和照相侦察卫星等，都具有“千里眼”的功能。卫星上的接收器和转发器可以帮助人们接收和转发信息，发挥“顺风耳”的作用。通讯卫星把相距遥远的两地联系起来，使边远地区进入信息网，尤其是静止通信卫星，为人类通信带来了极大的
14、方便。静止通信卫星绕地球运行一周和地球自转一周的时间相等，在地球上观察，赤道上方与地球同步运行的通信卫星总是静止不动的。一颗静止通信卫星大约能供地球上13的区域通信，因此发射三颗等距分布在地球同步轨道上的静止通信卫星就几乎可以实现全球通信。我国在发射卫星方面的技术处于世界领先地位。除此之外，导航卫星、救援卫星、跟踪与数据中继卫星和无线电侦察卫星等，也都具有“千里眼”的功能。【课后作业】1有两颗质量相同的人造卫星A、B，其轨道半径分别为RA、RB，RARB14，那么下列判断中正确的有( )A它们的运行周期之比TATB14 B它们的运行线速度之比vAvB41C它们所受的向心力之比FAFB 41 D它们的运行角速度之比AB812.一颗人造地球卫星以初速度v发射后，可绕地球做匀速圆周运动，若使发射速度增为2v ，则该卫星可能A绕地球做匀速圆周运动B绕地球运动，轨道变为椭圆C不绕地球运动，成为太阳系的人造行星D挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙去了3下列关于地球同步通信卫星的说法中，正确的是()A为避免同步通信卫星在轨道上相撞，应使它们运行在不同的轨道上B同步通信卫星定点在地球上空某处，各个同步通信卫星的角速度相同，但线速度可以不同C不同国家发射同步通信卫星的地点不同，这些卫星轨道不一定在同一平面内D
