第五节 宇宙航行导入导入 从远古时代起人们就想象着飞向太空，从远古时代起人们就想象着飞向太空，奔向月球，那么怎样才能实现这一梦想呢奔向月球，那么怎样才能实现这一梦想呢? 这一节我们来探究这个问题这一节我们来探究这个问题300多年多年前，牛顿前，牛顿提出设想提出设想: 从高山上用不从高山上用不同的水平速度抛出同的水平速度抛出物体物体, ,速度越大速度越大, ,落落点离山脚越远点离山脚越远. .一、宇宙速度一、宇宙速度地球 如果没有空气阻力如果没有空气阻力, ,当速度当速度足够大时足够大时, ,物体就永远不会落到物体就永远不会落到地面上地面上, ,它将成为一颗绕地球运它将成为一颗绕地球运动的动的人造地球卫星人造地球卫星.线速度线速度：卫星绕地球做圆周运动，地球对卫星的万：卫星绕地球做圆周运动，地球对卫星的万有引力提供向心力。有引力提供向心力。 设地球质量为设地球质量为M，半径为，半径为R. .人造地球卫星在圆人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为轨道上运行，质量为m，轨道半径为，轨道半径为r. .从上式可以看出从上式可以看出: ,卫星离地心越远，它运行的速度越慢卫星离地心越远，它运行的速度越慢。1，正常运行的人造卫星：，正常运行的人造卫星：描述卫星运动的其他量：描述卫星运动的其他量：(1)由由Mm/r2 得：得：(3)由由GMm/r2 得：得： 可见：可见：V 、T 与与 r 为为 一一 一对应关系一对应关系 2第一宇宙速度第一宇宙速度(7.9km/s) 由由 轨道越低，绕地球运行的轨道越低，绕地球运行的环绕速度越大当卫星靠近地面运行时，环绕速度越大当卫星靠近地面运行时，运行速度最大运行速度最大.这时可以认为这时可以认为 r 近似等于地近似等于地球半径球半径R，把，把r用地球半径用地球半径R代入，可以求代入，可以求出出 方法二：卫星在地面附近绕地球方法二：卫星在地面附近绕地球做圆周运动，可看作重力提供向心力：做圆周运动，可看作重力提供向心力： 这个速度是这个速度是 卫星环绕地球做匀速圆周运动卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，叫第一宇宙速度的最大速度，叫第一宇宙速度 当人造地球卫星脱离火箭的速度，叫发射当人造地球卫星脱离火箭的速度，叫发射速度卫星发射的越低，需要的发射速度越小，速度卫星发射的越低，需要的发射速度越小，因此第一宇宙速度因此第一宇宙速度也是发射人造地球卫星的最也是发射人造地球卫星的最小速度小速度 3、第二宇宙速度第二宇宙速度： 在地面上发射飞行器，在地面上发射飞行器，如果发射速度大于如果发射速度大于7.9 km/s而小于而小于11.2 km/s时，它绕时，它绕地球运行的轨道不是圆而是地球运行的轨道不是圆而是椭圆当发射速度等于或大椭圆当发射速度等于或大于于11.2 km/s时，它就会克服时，它就会克服地球的引力成为绕太阳运转的人造行星或飞到其他地球的引力成为绕太阳运转的人造行星或飞到其他行星上去行星上去11.2 km/s称为第二宇宙速度称为第二宇宙速度 4、第三宇宙速度第三宇宙速度： 当物体的速度当物体的速度v16.7km/s，物体就摆脱了，物体就摆脱了太太阳引力的束缚阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。这，飞到太阳系以外的宇宙空间去。这个速度叫个速度叫第三宇宙速度第三宇宙速度。V1=7.9km/s地球V2=11.2km/sV3=16.7km/s5，人造卫星的轨道：，人造卫星的轨道：二、梦想成真二、梦想成真 探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想，现在真的是人类自古以来的梦想，现在真的“梦想成真梦想成真”了了 1957年年10月月4日，前苏联发射成功了世界上日，前苏联发射成功了世界上第一颗人造地球卫星第一颗人造地球卫星 1961年年4月月12日，前苏联宇航员加加林乘坐日，前苏联宇航员加加林乘坐“东方一号东方一号”载人飞船，成功绕地球运行了载人飞船，成功绕地球运行了1圈，圈，铸就了人类进入太空的丰碑铸就了人类进入太空的丰碑 1969年年7月月16日日9时时32分，美国分，美国“阿波罗阿波罗11号号”成功登月，标志着载人航天技术迅速发展成功登月，标志着载人航天技术迅速发展 1970年年4月月24日，中国成功地发射了第一颗日，中国成功地发射了第一颗人造地球卫星人造地球卫星东方红东方红 1992年，中国载人年，中国载人航天工程正式启动航天工程正式启动 2003 年年 10月月 15日日9时，我国时，我国“神舟神舟”五号五号宇宙飞船在酒泉卫星发宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟国第一位航天员杨利伟送入太空送入太空 这次成功发射实现了这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦中华民族千年的飞天梦想想 2005年年10月月12日日9时整，时整，航天员费俊龙、航天员费俊龙、聂海胜驶乘神舟聂海胜驶乘神舟六号载人飞船飞六号载人飞船飞向太空，开始了向太空，开始了中国人首次双人中国人首次双人太空多日行。太空多日行。 这标志着中国载人航天飞行由神舟五号的这标志着中国载人航天飞行由神舟五号的验证性飞行试验完全过渡到真正意义上有人参验证性飞行试验完全过渡到真正意义上有人参与的空间飞行试验。与的空间飞行试验。 神舟七号飞船于神舟七号飞船于2008年年9月月25日日21点点10分分04秒用长征二号秒用长征二号F火箭火箭发射升空发射升空.翟志刚在翟志刚在太空行走太空行走 神舟八号无人飞船于神舟八号无人飞船于20112011年年1111月与月与“天宫一号天宫一号”目标飞行器进行了空间交会对接目标飞行器进行了空间交会对接。 神舟九号飞船于神舟九号飞船于2012年年6月月16日日18时时37分成功分成功发射，中国航天员景海鹏、发射，中国航天员景海鹏、刘洋、刘旺第一次入住刘洋、刘旺第一次入住“天天宫宫”。33岁的刘洋也成为中岁的刘洋也成为中国第一个飞向太空的女性。国第一个飞向太空的女性。 神舟十号飞船将于神舟十号飞船将于2013年年6月至月至8月将搭载三月将搭载三位航天员飞向太空。位航天员飞向太空。 伴随着伴随着“神舟神舟” 号的发射成功，中国已正式号的发射成功，中国已正式启动启动“嫦娥工程嫦娥工程”，开始了宇宙探索的新征程，开始了宇宙探索的新征程 2007年年10月月24日，我国成功发射了日，我国成功发射了“嫦娥嫦娥”一号探月卫星。一号探月卫星。 2010年年10月月1日我国成功发射了日我国成功发射了“嫦娥嫦娥”二二号探月卫星。号探月卫星。 预定预定 “嫦娥三嫦娥三号号”于于2013年年下半年择下半年择机发射。机发射。 1关于第一宇宙速度，下列说法中错关于第一宇宙速度，下列说法中错误的是误的是( ) A它是人造地球卫星绕地球飞行的最它是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度大速度 B它是人造地球卫星在近地圆形轨道它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运动速度上的运动速度 C它是能使卫星进入近地圆形轨道的它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度最小发射速度 D它是卫星在椭圆轨道上运动时近地它是卫星在椭圆轨道上运动时近地点的速度点的速度 D 2人造地球卫星绕地球做圆周运动的线速度人造地球卫星绕地球做圆周运动的线速度可以是可以是( ) 11.2km/s 7.9km/s 6km/s 16.7km/s A B C D B 3在离地面某一高度围绕地球做圆周运动的在离地面某一高度围绕地球做圆周运动的人造卫星，下列说法中正确的是人造卫星，下列说法中正确的是( ) A该卫星在轨道上的运行速度大于第一宇宙该卫星在轨道上的运行速度大于第一宇宙速度速度 B该卫星在轨道上的运行速度小于第一宇宙该卫星在轨道上的运行速度小于第一宇宙速度速度 C发射该卫星时的发射速度大于第一宇宙速发射该卫星时的发射速度大于第一宇宙速度度 D发送该卫星时的发射速度小于第一宇宙速发送该卫星时的发射速度小于第一宇宙速度度 BCD 4人造卫星离地面距离等于地球半径人造卫星离地面距离等于地球半径R，卫，卫星以速度星以速度v沿圆轨道运动，设地面的重力加速度为沿圆轨道运动，设地面的重力加速度为g，则有，则有 ( ) AV=4gR BV=2gR CV=gR DV=gR/2 二、宇宙速度：二、宇宙速度： 1、第一宇宙速度：、第一宇宙速度： v=7.9km/s 2、第二宇宙速度：、第二宇宙速度： v=11.2km/s 3、第三宇宙速度：、第三宇宙速度： v=16.7km/s V1=7.9km/s地球V2=11.2km/sV3=16.7km/s一、正常运行的人造卫星：一、正常运行的人造卫星：