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(共15張PPT)
第四節　宇宙速度與航天
新課導入
從古代嫦娥奔月的傳說，到如今我國“載人航天工程”“探月工程”的有序開展，人類依據萬有引力定律等科學理論發展起來的航天技術，實現飛向太空的夢想，但是這種壯舉是如何實現的呢？通過這節課的學習，我們來深入了解一下。
一、宇宙速度
牛頓在《自然哲學的數學原理》一書中，用一幅圖解釋了行星能保持在某軌道運行的原因。牛頓設想拋出的速度足夠大，被拋出的物體就不在掉下來。那么，拋出速度 多大時，物體將不在落會地面？
牛頓的拋體運動示意圖
根據牛頓第二定律：
解得：
第一宇宙速度
若航天器環繞地球做勻速圓周運動。設地球質量為 M ，航天器質量為m 、速度為v 、到地心的距離為r 。
在地面附近發射航天器，如果速度等于 7.9 km/s，這一航天器只能圍繞地球做圓周運動，還不能脫離地球引力的束縛，飛離地球實現星際航行。
第一宇宙速度v1=7.9km/s
理論研究指出，在地面附近發射航天器，如果速度大于 7.9 km/s，又小于 11.2 km/s，它繞地球運行的軌跡就不是圓，而是橢圓。當航天器的速度等于或大于 11.2 km/s 時，它就會克服地球的引力，永遠離開地球。我們把 11.2 km/s叫作第二宇宙速度。
第二宇宙速度v2=11.2km/s
達到第二宇宙速度的航天器還無法脫離太陽對它的引 力。在地面附近發射航天器，如果要使其掙脫太陽引力的 束縛，飛到太陽系外，必須使它的速度等于或大于 16.7 km/s， 這個速度叫作第三宇宙速度。
第三宇宙速度v3=16.7km/s
認識人造衛星
二、人造衛星
地球同步衛星：位于地球赤道上方，相對于地面靜止不動，它的角速度跟地球的自轉角速度相同，廣泛應用于通信，又叫同步通信衛星。
地球同步衛星的特點：
人造地球衛星的軌道特點
(1)衛星運動遵循的規律：衛星繞地球沿橢圓軌道運動時，地心在橢圓的一個焦點上，衛星的周期和半長軸的關系遵循開普勒第三定律。
(2)衛星軌道的圓心：衛星繞地球沿圓軌道運動時，因為地球對衛星的萬有引力提供了衛星繞地球運動的向心力，而萬有引力指向地心，所以地心必定是衛星圓軌道的圓心。
(3)衛星的軌道：衛星的軌道平面可以在赤道平面內(如同步衛星)，可以通過兩極上空(極地軌道衛星)，也可以和赤道平面成任一角度，如圖所示。
2020年6月23日，北斗三號最后一顆全球組網衛星成功發射，隨后北斗三號全球衛星導航系統正式開通。
三、遨游太空
1957年10月4日，蘇聯發射第一顆人造地球衛星
1961年4月12日，宇宙飛船“東方1號”載著蘇聯宇航員加加林環繞地球一圈
1969年7月20日，美國“阿波羅11號”將兩名宇航員送上月球，人類第一次登月
1971年4月9日，蘇聯發射“禮炮1號”空間站

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