7.4宇宙航行1.知道三個宇宙速度的含義，會推導第一宇宙速度。2.了解人造衛星的相關知識和我國衛星發射的情況，認識同步衛星的特點。3.了解人類對太空的探索歷程。問題：拋出的石頭會落地，為什么衛星、月亮沒有落下來？衛星的速度很大問題1：假想人站在山頂，平拋出一個物體，速度越大，物體飛的越遠，若物體速度非常大可能會有什么情況？當物體被拋出的速度足夠大時，它將圍繞地球旋轉而不再落回地面，成為一顆人造地球衛星。

一、宇宙速度問題2：已知引力常量G和地球的質量為M，地球的半徑為R，若要實現牛頓的設想，拋出物體的速度至少為多大?提示：一般情況下可認為人造衛星繞地球做勻速圓周運動，其向心力由地球對它的萬有引力提供

問題3：已知地球半徑R=6400km，地球質量M=6.0×1024kg，衛星在地面附近環繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度有多大？

r=R第一宇宙速度

問題5：發射更高更遠的衛星所需的發射速度越大還是越小？為什么？當衛星的軌道半徑越大時，衛星繞地球旋轉時的速度越小，但衛星發射時越難，送入軌道需要消耗的能量越多，發射的速度必須越大。v大于或等于11.2km/h脫離地球第二宇宙速度第三宇宙速度v大于或等于16.7km/h脫離太陽問題6：當發射速度繼續增大到11.2km/h、16.7km/h時，會怎樣？數值意義第一宇宙速度___km/s(1)衛星在地球表面附近繞地球做____________的速度(2)人造衛星的最小地面發射速度第二宇宙速度____km/s使衛星掙脫_____引力束縛的最小地面發射速度第三宇宙速度____km/s使衛星掙脫_____引力束縛的_____地面發射速度7.9勻速圓周運動11.2地球16.7太陽最小【梳理深化】【交流討論】二、人造地球衛星1.人造地球衛星繞地球做勻速圓周運動的動力學原理是什么？（1）赤道軌道：衛星軌道在赤道所在平面上，衛星始終處于赤道上方；（2）極地軌道：衛星軌道平面與赤道平面垂直，衛星經過兩極上空；（3）一般軌道：衛星軌道和赤道成一定角度，如圖所示。2.人造衛星的軌道根據軌道可以如何劃分？人造衛星在繞地球運行時，只受到地球對它的萬有引力作用，人造衛星做圓周運動的向心力由萬有引力提供。3.人造衛星繞地球做勻速圓周運動時運行的快慢與什么因素有關？

結論：軌道半徑越大，線速度、角速度越小、周期越大

高軌低速大周期近地衛星的線速度最大，角速度最大，周期最小。4.近地衛星的環繞速度和周期是多大？r=R

5.地球同步衛星需滿足什么條件？得：軌道半徑相等，高度相等，角速度相等。T=24h，等于地球自轉的角速度，所有的同步衛星都在赤道的正上方，其軌道平面必須與赤道平面重合。相對地面靜止的衛星，又叫靜止衛星。

【梳理深化】1.人造地球衛星做勻速圓周的規律：

高軌低速大周期2.同步衛星的特點：①確定的轉動方向：和地球自轉方向一致。②確定的周期：和地球自轉周期相同，即T＝24h。③確定的角速度：等于地球自轉的角速度。④確定的軌道平面：所有的同步衛星都在赤道的正上方，其軌道平面必須與赤道平面重合。⑤確定的高度：離地面高度固定不變(h=6R=3.6×104km)。⑥確定的環繞速率：線速度大小一定(3.1×103m/s)。三、載人航天與太空探索(1)萬有引力定律的發現為人類開辟了上天的理論之路。(2)1961年4月12日，蘇聯航天員加加林繞地球飛行一周，并安全返回。(3)1969年7月16日，阿姆斯特朗實現人類登月。(4)2003年10月15日，楊利偉繞地飛行14圈并安全返回。截止2017年底我國已經將11名宇航員送入太空。(5)我國相繼發射了天宮一號、二號空間站，并完成多次交會對接。閱讀課本，簡述人類航天的歷史？2003年10月15日9時，我國神舟五號宇宙飛船把中國第一位航天員楊利偉送入太空。飛船繞地球飛行14圈后安全降落。這標志著中國成為世界上能夠獨立開展載人航天活動的國家。在載人航天方面，繼神舟五號之后，截至2017年底，我國已經將11名(14人次)航天員送入太空，包括兩名女航天員。除了載人航天工程，我國還在許多方面進行著太空探索。自2013年6月起，神舟飛船先后與天宮一號目標飛行器、天宮二號空間實驗室成功完成交會對接試驗。2021年4月29日，具備長期自主飛行能力的天和核心艙成功發射。2022年12月2日，中國航天員乘組完成首次在軌交接，中國空間站正式開啟長期有人駐留模式。中國空間站作為中國人的太空家園，在為人類的太空探索和空間技術進步貢獻著中國力量。在我國的探月工程與深空探測任務中，嫦娥四號于2019年1月3日實現了人類航天器首次月球背面軟著陸與巡視探測。嫦娥五號于2020年12月1日著陸于月球的天船基地，共獲取月球樣品1731g，成為人類歷史上無人自動采集月球樣品最多的一次。2021年5月15日，天問一號探測器著陸火星，祝融號火星車隨后開展了探測火星巡視區形貌和地質構造等任務，并傳回科學影像圖，這標志著我國首次火星探測任務取得圓滿成功。1.（多選）下列關于三種宇宙速度的說法正確的是（）A．第一宇宙速度7.9km/s是人造衛星繞地球做勻速圓周運動的最大運行速度B．第一宇宙速度v1=7.9km/s，第二宇宙速度v2=11.2km/s，則人造衛星繞地球在圓軌道上運行時的速度大于等于v1，小于v2C．第二宇宙速度是使物體可以掙脫地球引力束縛，成為繞太陽運行的小行星的最小發射速度D．我國發射的“天問一號”火星探測器，其發射速度大于第三宇宙速度AC2.在地球上以速度v發射一顆衛星,其剛好在地面附近繞地球做勻速圓周運動。關于該衛星,下列說法正確的是(

)A.發射速度v的大小可能是9km/sB.若發射速度v提高到10km/s,該衛星繞地球運行的軌跡為橢圓C.若發射速度提高到2v,該衛星將繞地球在更高的橢圓軌道上運行D.若發射速度提高到2v,該衛星將掙脫太陽引力的束縛B3.(多選)如圖所示，赤道上隨地球自轉的物體A、赤道上空的近地衛星B、地球同步衛星C，它們的運動都可視為勻速圓周運動，比較三個物體的運動情況，以下判斷正確的是(

)A.三者的周期關系為TA＜TB＜TCB.三者向心加速度大小關系為aA＞aB＞aCC.三者角速度的大小關系為ωA=ωC＜ωBD.三者線速度的大小關系為vA＜vC＜vBCD4.舉世矚目的“神舟”七號航天飛船的成功發射和順利返回，顯示了我國航天事業取得的巨大成就.已知地球的質量為M，引力常量為G，設飛船繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑為r，則飛船在圓軌道上運