§6.5宇宙航行人類航天始祖人類航天的始祖是我國明朝的萬戶。在15世紀(jì)的我國明朝早期，一位名叫“萬戶”的官員，在一把椅子的背后裝上47支火箭。當(dāng)然，那是當(dāng)時(shí)能買到的最大的火箭。他自己坐在椅子上，并用繩子綁緊。兩手則各拿一個(gè)大風(fēng)箏。然后他要仆人將47支火箭同時(shí)點(diǎn)燃，想借用火箭的力量把他推向空中。這是美國人羅伯特·吉姆在1945年出版的《火箭與噴射》一書中的敘述。英國、德國和前蘇聯(lián)的一些火箭專家，在他們的著作中也提到或引用了這件事?？梢姡f戶是世界上公認(rèn)的“第一個(gè)嘗試?yán)没鸺M(jìn)行飛行的人”。為表彰他的功績，國際天文聯(lián)合會(huì)將月球上的一座環(huán)形山命名為“萬戶”。航天科學(xué)的三位先驅(qū)

齊奧爾科夫斯基

于1903年發(fā)表了《利用噴氣工具研究宇宙空間》一文和以他的名字命名的公式，奠定了火箭和液體發(fā)動(dòng)機(jī)的理論基礎(chǔ)還證明了脫離地球引力必須使用多級(jí)火箭。

航天科學(xué)的三位先驅(qū)戈達(dá)德1926年他研制出世界上第一枚液體火箭航天科學(xué)的三位先驅(qū)

馮·布勞恩

第二次世界大戰(zhàn)時(shí)，納粹德國在波羅的海邊的佩內(nèi)明德建了一個(gè)秘密導(dǎo)彈工廠。馮·布勞恩帶領(lǐng)一批科學(xué)家在那里研制出現(xiàn)代導(dǎo)彈的鼻祖V-2。V-2導(dǎo)彈在二戰(zhàn)中被成批生產(chǎn)并用于實(shí)戰(zhàn)，主要用來轟炸倫敦。一、人造衛(wèi)星的發(fā)射二、宇宙速度三、人造衛(wèi)星的超重和失重學(xué)習(xí)目標(biāo)一．衛(wèi)星的發(fā)射V以多大的速度拋出物體，它才會(huì)環(huán)繞地球表面運(yùn)動(dòng),不會(huì)落下來?思考：思考：1.衛(wèi)星繞地飛行時(shí)其v，ω，T，a與哪些量有關(guān)系？2.有什么關(guān)系？近地面的衛(wèi)星的速度是多少呢？思考：1.能不能發(fā)射一顆運(yùn)行速度大于7.9km/s的衛(wèi)星？2.以多大的速度發(fā)射衛(wèi)星，它才會(huì)環(huán)繞地球表面運(yùn)動(dòng),不會(huì)落下來?練習(xí)1：求近地衛(wèi)星的周期我們能否發(fā)射一顆周期為50min的衛(wèi)星呢？發(fā)射一顆繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星,如果它的軌道半徑是地球4倍,它的軌道速度是第一宇宙速度的多少倍？例12.第二宇宙速度(脫離速度)

V=11.2km/s

V1=7.9Km/sV2=11.2Km/sV3=16.7Km/s3.第三宇宙速度(逃逸速度)V=16.7km/s

V=7.9km/s1第一宇宙速度

(環(huán)繞速度)二.宇宙速度若取地球的第一宇宙速度為8km/s，某行星的質(zhì)量是地球質(zhì)量的6倍。半徑是地球的1.5倍，則此行星的第一宇宙速度為多少？練習(xí)2：三、人造衛(wèi)星的超重和失重1、發(fā)射和回收階段發(fā)射加速上升超重回收減速下降超重2、沿圓軌道正常運(yùn)行只受重力a=g完全失重與重力有關(guān)的現(xiàn)象全部消失天平彈簧秤測重力液體壓強(qiáng)計(jì)四、地球同步衛(wèi)星1、所謂地球同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地面靜止的人造衛(wèi)星，它在軌道上跟著地球自轉(zhuǎn)，同步地做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它的周期：T＝24h2、所有的同步衛(wèi)星只能分布在赤道上方的一個(gè)確定軌道上，即同步衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面重合，衛(wèi)星離地面高度為定值。對(duì)同步衛(wèi)星：

其r、v、ω、T

、g均為定值3.同步衛(wèi)星的高度h為固定值（h=35786Km）4.同步衛(wèi)星速度

為了衛(wèi)星之間不互相干擾，大約3°左右才能放置1顆，這樣地球的同步衛(wèi)星只能有120顆?？梢?，空間位置也是一種資源。5同步衛(wèi)星的個(gè)數(shù)h練習(xí)：求同步衛(wèi)星離地面高度地球同步衛(wèi)星能否位于廈門正上方某一確定高度h？思考：同步衛(wèi)星h=3.6×107mr=4.2×107mv=3km/sT=24hh=3.8×108mr≈3.8×108mv=1km/sT=27天h≈0r=6.4×106mv=7.9km/sT=84分鐘同步衛(wèi)星近地衛(wèi)星月球近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、月球三者比較赤道軌道極地軌道傾斜軌道同步軌道自轉(zhuǎn)軸五.同步衛(wèi)星的發(fā)射和回收（衛(wèi)星的變軌問題）

例1．通信衛(wèi)星又叫同步衛(wèi)星，下面關(guān)于同步衛(wèi)星的說法中正確的是[]A、所有的地球同步衛(wèi)星都位于地球的赤道平面內(nèi)B、所有的地球同步衛(wèi)星的質(zhì)量都相等C、所有的地球同步衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度都相等D、所有的地球同步衛(wèi)星離地心的距離都相等ACD例2一顆人造地球衛(wèi)星距地面的高度為h,設(shè)地球半徑為R，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)周期為T地球表面處的重力加速度為g,則該同步衛(wèi)星的線速度的大小應(yīng)該為[]BCA

B2（h+R）/T

C

D

ABD

例6、發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射到近地圓軌道1，然后點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，如圖所示，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，下列說法中正確的是：[]A、衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B、衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C、衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度D、衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度

例題分析（雙星問題）

解題要點(diǎn)：①雙星的向心力大小相同②雙星的角速度相同夢想成真人類遨游太空回顧

尤里·加加林

1961年4月12日，蘇聯(lián)宇航員尤里·加加林乘坐東方1號(hào)航天器，繞地球飛行108分鐘后，勝利地完成人類歷史上第一次宇宙飛行的任務(wù)，使人類遨游太空的夢想終于變成現(xiàn)實(shí)。1963年6月16日駕駛宇宙飛船“東方6號(hào)”升空，作圍繞地球48圈的飛行，成為人類第一位進(jìn)入太空的女性，并為此榮獲蘇聯(lián)英雄稱號(hào)。人類遨游太空回顧人類遨游太空回顧尼爾·阿姆斯特朗巴茲·奧爾德林1969年7月20日，美國宇航員巴茲·奧爾德林（如圖）和尼爾·阿姆斯特朗（頭盔中影像）乘“阿波羅”11號(hào)飛船首次登上月球。人類遨游太空回顧布魯斯·麥坎德利斯1984年6月7日，美國航天飛機(jī)“挑戰(zhàn)者”號(hào)宇航員布魯斯·麥坎德利斯使用載人機(jī)動(dòng)裝置，離開航天飛機(jī)320英尺，完成了人類首次無安全索太空行走人類遨游太空回顧蒂托2001年4月30日，第一位太空游客、美國人蒂托（中）快樂地進(jìn)入國際空間站，開始了他為期一周的太空觀光生活。太空旅游的開辟使得普通人也能夠像宇航員一樣暢游星際之間。人類遨游太空回顧楊利偉2003年10月15日，中國自行研制的“神舟”五號(hào)載人飛船，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空后，準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定