第五節(jié)-宇宙航行

5宇宙航行

學習目標：知識與技能：1、了解人造衛(wèi)星的最初構(gòu)想。2、會解決涉及人造衛(wèi)星運動的較簡單的問題。3、知道三個宇宙速度的含義和數(shù)值，會推導第一宇宙速度。4、感受人類對客觀世界不斷探究的精神和情感。過程與方法：學習科學的思維方法，培養(yǎng)分析推理能力和合理表達的能力。情感態(tài)度與價值觀：激發(fā)學習科學，熱愛科學的激情，增強民族自信心和自豪感。航天器無人航天器人造地球衛(wèi)星空間探測器月球探測器行星探測器深空探測器載人航天器載人飛船空間站航天飛機無人飛船航天器：又稱空間飛行器、太空飛行器。按照天體力學的規(guī)律在太空運行，執(zhí)行探索、開發(fā)、利用太空和天體等特定任務的各類飛行器。

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探究1:已知地球和物體的質(zhì)量分別為M和m，物體到地心的距離為r，求物體繞地球作圓周運動的速度v？角速度ω？周期T?

探究2:比較1、2、3、4、5號衛(wèi)星的線速度大?。拷撬俣却笮。恐芷诖笮?？探究3:哪種情況線速度最大？最大速度是多大？它的周期多大？已知地球半徑R=6400km地球質(zhì)量M=5.98×1024kg探究4:有沒有周期等于24h的衛(wèi)星？若有它有什么特點？探究5:2號星能追上3號衛(wèi)星嗎？3號衛(wèi)星能追上4號衛(wèi)星嗎？探究6:如圖1號、5號衛(wèi)星、地心此時在同一直線，距離最近，設都沿逆時針做圓周運動，分析再次距離最近時，衛(wèi)星與球心的連線轉(zhuǎn)過的角度有什么關(guān)系？高軌道上運行的衛(wèi)星，線速度小、角速度小，周期長。討論線速度、角速度和周期與軌道半徑的關(guān)系呢？

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5二、宇宙速度1、第一宇宙速度地球半徑R=6400km，地球質(zhì)量M=5.98×1024kg1、衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運動所必須具有的速度——第一宇宙速度

3、最小發(fā)射速度最大環(huán)繞速度

（半徑最小時）2、要發(fā)射一顆半徑大于地球半徑的人造衛(wèi)星，發(fā)射速度必須大于7.9km/s計算二、宇宙速度1、第一宇宙速度計算

人造衛(wèi)星在地球表面做圓周運動的周期=84.6min最小周期或：二、宇宙速度2、第二宇宙速度

大?。簐=11.2km/s意義：以這個速度發(fā)射，物體剛好能克服地球的引力作用，永遠的離開地球而繞太陽運動。也叫脫離速度。注意：發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星繞地球運動的軌跡不是圓，而是橢圓；等于或大于11.2km/s時，衛(wèi)星就會脫離地球的引力，不再繞地球運行。二、宇宙速度3、第三宇宙速度

大?。簐=16.7km/s意義：以這個速度發(fā)射，物體剛好能擺脫太陽引力的束縛而飛到太陽系以外，也叫逃逸速度。注意：發(fā)射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，衛(wèi)星繞太陽作橢圓運動，成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于等于16.7km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間。三、夢想成真

中國航天地球同步衛(wèi)星：相對于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星，又叫通訊衛(wèi)星。三、夢想成真

同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星有以下幾個特點：1、同步衛(wèi)星的運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致2、同步衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同。T=24h3、同步衛(wèi)星的運行角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度4、同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道平面上，即所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方。（不可能定點在我國某地上空，為什么？）

要與地球同步，衛(wèi)星的軌道平面必須與赤道平面平行，又由于向心力是萬有引力提供的，衛(wèi)星軌道的圓心必須是地心。三、夢想成真

同步衛(wèi)星中國航天同步衛(wèi)星有以下幾個特點：5、同步衛(wèi)星高度固定不變（Ｒ＋ｈ）

解得高度：ｈ＝

km

-G三、夢想成真

中國航天三顆同步衛(wèi)星作為通訊衛(wèi)星，則可覆蓋全球。（兩級有部分盲區(qū)）三、夢想成真

1957年10月，原蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星衛(wèi)星重83.6kg，每96min繞地球飛行一圈世界航天三、夢想成真

幾年之后，1961年4月12日蘇聯(lián)空軍少校加加林進入了東方一號載人飛船。實現(xiàn)了人類第一次進入太空。他的非凡勇氣，鼓舞了更多人為航天事業(yè)奮斗。

火箭點火起飛，飛船繞地球飛行一圈，歷時108分，然后重返大氣層，安全降落在地面，鑄就了人類進入太空的豐碑。世界航天三、夢想成真

1969年7月20日，阿波羅11號將人類送上了月球。當時，上億人通過電視注視著走出登月艙的阿姆斯特朗，他在月球上邁出了一小步，確是人類邁出的一大步。世界航天三、夢想成真

航天飛機資料：可重復使用的用運載火箭發(fā)射的飛行器，用于進入地球軌道，在地球與軌道航天器之間運送人員和物資，并滑翔降落于地面。1984年4月12日，第一架航天飛機哥倫比亞號發(fā)射成功。2003年2月1日，哥倫比亞號航天飛機在重返地面的過程中突然發(fā)生解體燃燒，航天飛機上的七名宇航員，包括六名美國人及一名以色列人全部遇難。三、夢想成真

無數(shù)探索者用自己的汗水和生命鋪設了人類通往宇宙的道路

1975年，返回式遙感衛(wèi)星，中國第一顆返回式衛(wèi)星，用于對地觀測，運行三天后按計劃返回地面；中國是第三個掌握衛(wèi)星回收技術(shù)的國家。

1970年，“東方紅”1號，中國第一顆人造衛(wèi)星。中國是第五個能自行發(fā)射衛(wèi)星的國家。三、夢想成真

中國航天風云一號風云二號中國首顆氣象衛(wèi)星；中國是第三個獨立研制并發(fā)射太陽同步軌道衛(wèi)星的國家。三、夢想成真

1984年，試驗通信衛(wèi)星：“東方紅”2號，標志著中國是世界上第5個能發(fā)射地球靜止軌道衛(wèi)星的國家。通信衛(wèi)星三、夢想成真

三、夢想成真

中國航天世界航天

盡管人類已經(jīng)跨入太空，登上月球，但是，相對于宇宙之宏大，地球和月亮不過是茫茫宇宙中的兩粒塵埃；相對于宇宙之久長，人類歷史不過是宇宙年輪上一道小小的刻痕……

宇宙留給人們的思考和疑問深邃而廣闊。宇宙有沒有邊界？有沒有起始和終結(jié)？地外文明在哪里？……

愛因斯坦曾經(jīng)說過：“一個人最完美和最強烈的情感來自面對不解之謎”。你想加入破解它的行列嗎？1、宇宙速度 7.9km/s11.2km/s16.7km/s第一宇宙速度是衛(wèi)星發(fā)射的最小速度，是在軌道上運行的最大速度2、人造地球衛(wèi)星

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、同步衛(wèi)星 定點在赤道上空，周期T、高度h、線速度v一定。T=24hh=36000kmv=3.1km/s3

、夢想成真（1）世界的成就（2）中國的成就小結(jié)

本節(jié)課我們學習了：作業(yè)一：p127必做1-8題選做題11作業(yè)二：查閱資料，說說人類探索宇宙奧秘的進程，你有何感想？

請說說人類探索宇宙奧秘的進程，你有何感想？探索宇宙奧秘，奔向廣闊而遙遠的太空，是人類自古以來的夢想。19世紀中葉，俄羅斯學者齊奧爾科夫斯基指出，利用噴氣推進的多級火箭，是實現(xiàn)太空飛行最有效的工具。1957年10月4日，世界上第一顆人造衛(wèi)星在蘇聯(lián)發(fā)射成功。到今天人類已向太空發(fā)射了數(shù)以千計的包括衛(wèi)星、空間站在內(nèi)的航天器。1961年4月12日，蘇聯(lián)空軍少校加加林進入了載人飛船。鑄就了人類進入太空的豐碑。1969年7月16日，阿波羅11號飛船點火升空，拉開了人類登月這一偉大歷史事件的帷幕。與此同時，探索太空，尋找人類知音的活動也在持續(xù)進行?！跋闰?qū)者”10號、11號及“旅行者”1號和2號先后出發(fā)，進入了茫茫太空，開始了他們的探索之旅。由此可見，人類探索太空奧秘的進程是艱難的，曲折的，卓有成效的。你對我國的衛(wèi)星技術(shù)了解多少？有何感想？中國的航空航天技術(shù)一直處于世界領先地位，1992年，中國載人航天工程正式啟動，伴隨著神州5號的發(fā)射成功，中國已正式啟動“嫦娥工程”，開始了宇宙探索的新征程。至今已把神州六號載人宇宙飛船發(fā)射升空，是世界上第三個能夠獨立開展載人航天活動的國家，為進一步的空間科學研究奠定了堅實的基礎。探索宇宙可曾想象，天空中舞動著夢幻般的，如絲綢一樣，輕飄飄，色彩斑斕的光芒。并不只有想象力可以造就出如此的景象，它也確實存在在這個世界上，這就是極光。極光的魅力從古已為人所之，關(guān)于它的傳說和故事也散落在不同的地域和國家，隨著人們對地球的認識和對外界的探索，極光的秘密也呈現(xiàn)給了大家。它的產(chǎn)生，還要歸于太陽和地球。太陽這個孕育生命的恒星，時刻運動，它所帶來的太陽風，也就是帶電粒子，高速流過地球兩極，導致帶電顆粒與地球上層大氣發(fā)生化學反應，產(chǎn)生出形狀不同的極光。在太陽的活躍期，情況更甚，以往看不到極光的中緯度地帶，歷史上，譬如德國，法國，甚至美國南部也曾出現(xiàn)過此壯麗的現(xiàn)象，以往普通的城市上空多出了如此絢麗的色彩，帶來了贊嘆也帶來了些許恐慌，但我們其實并不必擔心，這只是太陽和地球為我們上演的精彩銀幕而已。在中國最北端的漠河，也時有極光光顧，想飽眼福的各位，不妨待到每年夏至前后，乘坐火車或自駕車趕往漠河，親身體驗極光的震撼。在此時段內(nèi)，你還可以同時感受白晝，晚霞和晨光同在等樂趣，何樂而不為呢。美麗的夢幻——極光極光03年10月29日，美國阿拉斯加州安克雷奇的東北部山脈上空出現(xiàn)美麗的極光。近日，太陽風暴光臨地球，引起地球兩極出現(xiàn)極光。智能1號”撞擊月球示意圖智能1號”擊中月球時情景（圖像上方的白點）小檔案·“智能１號”歐洲首個月球探測器“智能１號”的英文名叫“ＳＭＡＲＴ－１”。探測器全部由低成本、小型化的尖端技術(shù)部件構(gòu)成，造價約１．１億歐元（約合１．４億美元）。一、體貌重僅３６７公斤，體積約１立方米，相當于一個洗衣機大小。兩個太陽能電池板伸展開后長約１４米。二、主要裝備裝備了高清晰度微型攝像機、紅外線及Ｘ射線分光計等最新探測設備。三、推進系統(tǒng)推進系統(tǒng)能夠依靠太陽能來驅(qū)動，其太陽能離子發(fā)動機可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。四、行程２００３年９月２７日升空。經(jīng)過近１４個月的飛行，探測器于２００４年１１月１５日進入月球軌道。2006年9月3日撞擊月球。"太空拖車"拖走危險小行星根據(jù)科學家們的估計,如果有小行星撞向地球,即使是一顆直徑僅200米的小行星,就足以毀滅地球上的一個國家。對此,科研人員提出了各種避免撞擊發(fā)生的方案。來自NASA休斯敦太空中心的科學家愛德華和他的同事提出一種全新的太空重力拖曳飛船方案:拖曳飛船只需要盤旋在小行星表面,利用重力作用充當飛船無行的拖鏈,使小行星軌道偏轉(zhuǎn),避免它撞向地球。愛德華的研究認為,通過科學計算,若提前二十年發(fā)射拖曳飛船并使其準時到達小行星附近預定位置,一艘質(zhì)量為20噸的太空"重力拖車"飛船能夠在一年的時間內(nèi)使直徑200米的小行星發(fā)生軌道偏轉(zhuǎn)。據(jù)悉,一顆編號99942的小行星"阿波菲斯"將于2029年從地球附近經(jīng)過,預計屆時與地球最近距離僅有3萬公里。根據(jù)天文學家計算,這一次親密接觸將對這顆小行星的軌道產(chǎn)生影響,軌道發(fā)生微弱改變的"阿波菲斯"將有可能在2036年再次飛臨我們時撞上地球。對此,愛德華和他的研究人員建議NASA及早動手,因為根據(jù)科學計算,若采用他們設計的重力拖曳飛船方案,在2029年該小行星經(jīng)過地球附近時,只需發(fā)射一枚質(zhì)量約1噸的"重力拖車"飛船,就完全可以避免日后這顆小行星撞上地球的災難發(fā)生水瓶座（1月20日~2月18日出生者）水瓶座是在秋夜時偏南天空上的一個星座，符號表示象徽是流水。水瓶座的守護星為【天王星】，守護神為【天神】。雙魚座（2月19日~3月20日出生者）雙魚座是在秋天到冬天之間，出現(xiàn)于頭頂偏東的星座，它以兩條魚的符號最為象徽。雙魚座的守護星為【海王星】，守護神為【海神】。白羊座（3月21日~4月19日出生者）白羊座是位于從晚秋到初秋，稍微偏南的天空上的一個星座。符號用羊的角來表示。白羊座的守護星為【火星】，守護神為【戰(zhàn)神】。金牛座（4月20日~5月20日出生者），金牛座是在冬天夜晚出現(xiàn)于南側(cè)的星座。金牛座的符號，象徽牛的頭部，其守護星為【金星】，守護神為愛與美的女神—【維納斯】。雙子座（5月21日~6月21日出生者）雙子座是從冬季到春季之間，出現(xiàn)在銀河東岸的一個星座。雙子座的符號表示雙胞胎的兄弟，其守護星為【水星】，守護神為支配知識的【赫爾美斯】。巨蟹座（6月21日~7月22日出生者）巨蟹座是在春天的晚上，出現(xiàn)于稍微偏向南方的一個星座。符號是以螃蟹的腳為代表。巨蟹座的守護星為【太陰】，即月亮，守護神為支配母性愛的女神【狄安娜】。獅子座（7月23~8月22日出生者）獅子座是在春天夜里出現(xiàn)于天空南側(cè)的一個星座。其符號象徽著獅子的心臟與尾巴。其守護星為【太陽】，守護神為太陽神—【阿波羅】。處女座（8月23日~9月22日出生者）處女座是從春季夏季間出現(xiàn)在稍微偏南天空上的一個星座。其符號象徽著純潔處女的頭發(fā)。守護星為【水星】，守護神為正義女神【阿斯多蕾亞】，與農(nóng)神【蕾美德爾】。天秤座（9月23日~10月22日出生者）天秤座是在夏天之夜出現(xiàn)于銀河西邊的星座，星座符號象徽是天秤的兩個盤子，天秤座守護星為【金星】，它的守護神是正義女神【西斯多麗亞】，與愛情女神【維納斯】。天蝎座（10月23日~11月21日出生者）夏天的夜晚，在南方的天空上，可看見一列橫跨銀河的巨大星座，那就是天蝎座，以毒針來表示出他的象徽。天蝎座的守護神為【冥王星】，守護神只為統(tǒng)治地獄的【閻羅王】。射手座（11月22日~12月21日出生者）射手座是夏季到秋季間，在銀河東南岸出現(xiàn)的星座，它的代表符號是射向目標的一支箭。射手座的守護星是【木星】，守護神則是全能的【宙斯】。摩羯座（12月22日~1月19日出生者）摩羯座是出現(xiàn)在秋天夜空西南方的星座，其象徽符號是摩羯的頭部與尾部。摩羯座的守護星是【土