6.5.1 宇宙航行（一）【教学目标】【教学目标】1．了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系。2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。【重点难点】【重点难点】1．人造地球卫星的发射及运行原理。2．对第一宇宙速度的确切理解。3．造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。【教学方法】【教学方法】讲练结合【教学用具】【教学用具】课 件【教学过程】【教学过程】一、人造地球卫星1、牛顿对人造卫星原理的描绘：设想在高山上有一门大炮，水平发射炮弹，初速度越大，水平射程就越大，可以想象当初速度足够大时，这颗炮弹将不会落到地面，将和月球一样成为地球的一颗卫星。2、人造卫星绕地球运行的动力学原因：人造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作用，人造卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供。3、人造卫星的运行速度：（1）线速度：设地球质量为 M，卫星质量为 m，轨道半径为 r，由于万有引力提供向心力，则，∴ （）（2） （）（3） （）可见：高轨道上运行的卫星，线速度小，角速度小，周期长。引入：高轨道上运行的卫星速度小，是否发射也容易呢？这就需要看卫星的发射速度，而不是运行速度二、宇宙速度1、第一宇宙速度：（1）大小：问题：牛顿实验中，炮弹至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？地球半径为 6370km。分析：在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球半径。由万有引力提供向心力： ， 得：又 ∴结论：如果发射速度小于 7.9km/s，炮弹将落到地面，而不能成为一颗卫星；发射速度等于 7.9km/s，它将在地面附近作匀速圆周运动；要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于 7.9km/s。可见，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难。（2）意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度，所以也称为环绕速度。2、第二宇宙速度：（1）大小：υ2＝11.2km/s（2）意义：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。（3）发射速度大于 7.9km/s，而小于 11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于 11.2km/s 时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。3、第三宇宙速度：（1）大小：υ3＝16.7km/s。（2）意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。（3）发射速度大于 11.2km/s，而小于 16.7km/s，卫星绕太阳作...
