1.了解人造地球衛(wèi)星的最初構(gòu)想，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。2.知道同步衛(wèi)星和其他衛(wèi)星的區(qū)別，會(huì)分析人造地球衛(wèi)星的受力和運(yùn)動(dòng)情況并解決涉及人造地球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的較簡(jiǎn)單的問(wèn)題。3.了解發(fā)射速度與環(huán)繞速度的區(qū)別和聯(lián)系，理解天體運(yùn)動(dòng)中的能量觀。4.了解宇宙航行的歷程和進(jìn)展，感受人類對(duì)客觀世界不斷探究的精神和情感。
（1）拿一支粉筆水平拋出，粉筆做什么運(yùn)動(dòng)？
（2）在相同高度使拋出時(shí)的速度更大一些，與第一次拋出有什么區(qū)別？
（3）是否可以一直運(yùn)動(dòng)不掉下來(lái)？為什么會(huì)這樣呢？
不可以，因?yàn)槭艿街亓ψ饔茫酃P會(huì)向下運(yùn)動(dòng)。
如圖所示，在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中，牛頓設(shè)想：把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點(diǎn)也就一次比一次遠(yuǎn)；拋出速度足夠大時(shí)，物體就不會(huì)落回地面，成為人造地球衛(wèi)星。你知道這個(gè)速度究竟有多大嗎？
思考：以多大的速度拋出這個(gè)物體，它才會(huì)繞地球表面運(yùn)動(dòng)，不會(huì)落下來(lái)？（已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2，地球質(zhì)M=6×1024kg，地球半徑R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2）
拱橋法：當(dāng)支持力為0時(shí)，重力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。
1.第一宇宙速度的分析與計(jì)算
（2）是航天器成為衛(wèi)星的最小發(fā)射速度
2.是衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度
（1）第一宇宙速度的大?。簐=7.9×103km/s;
發(fā)射衛(wèi)星的軌道越高，需要克服萬(wàn)有引力的阻礙作用越多，所以發(fā)射速度需要增加。因此第一宇宙速度也是航天器成為衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。
因此第一宇宙速度也是衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度。
理論研究指出，在地面附近發(fā)射飛行器，如果速度大于 7.9 km/s，又小于 11.2 km/s，它繞地球運(yùn)行的軌跡就不是圓，而是橢圓。當(dāng)飛行器的速度等于或大于 11.2 km/s 時(shí)，它就會(huì)克服地球的引力，永遠(yuǎn)離開(kāi)地球。我們把 11.2 km/s叫作第二宇宙速度（逃逸速度）。
達(dá)到第二宇宙速度的飛行器還無(wú)法脫離太陽(yáng)對(duì)它的引力。在地面附近發(fā)射飛行器，如果要使其掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系外，必須使它的速度等于或大于 16.7 km/s， 這個(gè)速度叫作第三宇宙速度（脫離速度）。
注意：在地面發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡不是圓，而是橢圓；等于或大于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的引力，永遠(yuǎn)離開(kāi)地球。
（一）人造地球衛(wèi)星的軌道特點(diǎn)1、衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道可以是橢圓軌道，也可以是圓軌道．(1)衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，地心是橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)，衛(wèi)星的周期和半長(zhǎng)軸的關(guān)系遵循開(kāi)普勒第三定律．(2)衛(wèi)星繞地球沿圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)榈厍驅(qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力提供了衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力，而萬(wàn)有引力指向地心，所以地心必定是衛(wèi)星圓軌道的圓心．(3)衛(wèi)星的軌道平面可以在赤道平面內(nèi)(如同步衛(wèi)星)，可以通過(guò)兩極上空(極地軌道)，也可以和赤道平面成任一角度，如圖所示．
例［多選］有兩顆質(zhì)量相同的人造地球衛(wèi)星A、B，其軌道半徑分別為RA、RB，RA∶RB=1∶4，那么下列判斷中正確的有（　?。〢. 它們的運(yùn)行周期之比TA∶TB=1∶8B. 它們的運(yùn)行線速度之比vA∶vB=4∶1C. 它們所受的向心力之比FA∶FB =4∶1D. 它們的運(yùn)行角速度之比ωA∶ωB=8∶1
3.人造地球衛(wèi)星的分類
（1）近地衛(wèi)星：指衛(wèi)星軌道半徑近似等于地球半徑，即貼近地表。
（2）地球靜止軌道衛(wèi)星的“六個(gè)一定”
①軌道平面一定：赤道平面
②周期與角速度一定：T=24h
⑤運(yùn)轉(zhuǎn)方向一定:自西向東
③軌道半徑一定:r=6.6R
④速度大小一定:v=3.08km/s
（3）地球靜止軌道衛(wèi)星的用途：主要用于通信，故也稱通信衛(wèi)星。3顆同步衛(wèi)星可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,為了使同步衛(wèi)星之間不相互干擾，大約3°左右才能放置一顆同步衛(wèi)星，也就是說(shuō)，地球上空只能放下120顆同步衛(wèi)星。截止2012年，已發(fā)射100多顆。
如圖所示，四顆衛(wèi)星均繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，方向均為逆時(shí)針?lè)较颉Ｈ绻l(wèi)星3想追上衛(wèi)星1，應(yīng)該如何操作？
不能直接加速或減速，如果加速，則衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng)，會(huì)進(jìn)入外層軌道；如果減速，則衛(wèi)星做向心運(yùn)動(dòng)，會(huì)進(jìn)入內(nèi)層軌道。故可以先加速后減速或先減速后加速的辦法。
問(wèn)題（2）：假設(shè)某衛(wèi)星正在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度是7.9km/s?，F(xiàn)要讓該衛(wèi)星進(jìn)人外層軌道，該如何操作?
在某點(diǎn)瞬間加速，衛(wèi)星將做離心運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入外層軌道后，再減速使衛(wèi)星在該軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
問(wèn)題（3）：在牛頓拋物設(shè)想中，當(dāng)拋出速度v滿足7.9km/s

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4 宇宙航行

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