5．宇宙航行
[学习目标] 1.[物理观念]知道三个宇宙速度的含义和数值，会计算第一宇宙速度．(重点) 2.[科学思维]掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系．(重点) 3.[科学方法]理解近地卫星、同步卫星的区别．(难点) 4.[科学思维]掌握卫星的变轨问题．(难点)
一、人造地球卫星
1．人造地球卫星的发射及原理
(1)牛顿设想：如图甲所示，当物体被抛出的速度足够大时，它将围绕地球旋转而不再落回地面，成为一颗人造地球卫星．
甲 乙
(2)发射过程简介：如图乙所示，发射人造地球卫星，一般使用三级火箭，最后一级火箭脱离时，卫星的速度称为发射速度，使卫星进入地球轨道的过程也大致为三个阶段．
2．动力学特点
一般情况下可认为人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其向心力由地球对它的万有引力提供．
3．卫星环绕地球运动的规律
由G＝m可得v＝.
二、宇宙速度
1．三种宇宙速度
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数值
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意义
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第一宇
宙速度
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7.9 km/s
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卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度
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第二宇
宙速度
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11.2 km/s
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使卫星挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度
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第三宇宙速度
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16.7 km/s
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使卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度
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2．梦想成真
1957年10月，苏联成功发射了第一颗人造地球卫星．
1969年7月，美国“阿波罗11号”登上月球．
2003年10月15日，我国航天员杨利伟踏入太空．
2010年10月1日，我国的“嫦娥二号”探月卫星发射成功．
2013年6月11日，我国的“神舟十号”飞船发射成功．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)发射人造地球卫星需要足够大的速度． (√)
(2)卫星绕地球运行不需要力的作用． (×)
(3)卫星的运行速度随轨道半径的增大而增大． (×)
(4)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s. (×)
(5)在地面上发射人造地球卫星的最小速度是7.9 km/s. (√)
2．中国计划于2020年发射火星探测器，探测器发射升空后首先绕太阳转动一段时间再调整轨道飞向火星．火星探测器的发射速度( )
A．等于7.9 m/s
B．大于16.7 m/s
C．大于7.9 m/s且小于11.2 m/s
D．大于11.2 m/s 且小于 16.7 m/s
D [第一宇宙速度为7.9 km/s，第二宇宙速度为11.2 km/s，第三宇宙速度为16.7 km/s，由题意可知：火星探测器的发射速度大于11.2 km/s且小于16.7 km/s.故D正确．]
3．关于地球同步卫星的说法正确的是( )
A．所有地球同步卫星一定在赤道上空
B．不同的地球同步卫星，离地高度不同
C．不同的地球同步卫星的向心加速度大小不相等
D．所有地球同步卫星受到的向心力大小一定相等
A [地球同步卫星一定位于赤道上方，周期一定，离地面高度一定，向心加速度大小一定，所以A项正确，B、C项错误；由于F＝G，所以不同的卫星质量不同，其向心力也不同，D项错误．]
