第六章 万有引力与航天5、宇宙航行
中国人的飞天梦
外国人的“飞天”梦
一.宇宙速度牛顿的猜想
想一想:物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢?
设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算？
卫星离地心越远，它运行的速度越慢。
这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度。
1、第一宇宙速度： (环绕速度）
V1=7.9km/s
地球
11.2km/s>v>7.9km/s
2、第二宇宙速度：　　　　　(逃逸速度)
V2=11.2km/s
V3=16.7km/s
3、第三宇宙速度：（脱离速度）
→人造行星
人造卫星
对于其他的星球以上三个宇宙速度是否变化呢？
变化，不同星球的宇宙速度一般是不一样的
例如：地球的第一宇宙速度是7.9km/s
金星的第一宇宙速度是7.3km/s
概念辨析　　　发射速度和运行速度
1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。
2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。
r↗ v↘
①宇宙速度均指发射速度
②第一宇宙速度为在地面发射卫星的最小速度，也是环绕地球运行的最大速度
二、人造卫星的运动规律
可见：v、ω、T 与 r 为 一 一对应关系
人造地球卫星
问题3：卫星的轨道圆心在哪儿？
所有卫星的轨道圆心都在地心上
赤道卫星
极地卫星
其他卫星
赤道卫星
其他卫星
其他卫星
赤道卫星
近地卫星的周期
我们能否发射一颗周期为50min的卫星呢？
从卫星的受力角度分析：卫星的轨道有什么特点
轨道特点：万有引力提供向心力.所以轨道平面一定经过地球中心

对于圆轨道：地心位于其圆心；
对于椭圆轨道：地心位于一个焦点上。
探究问题一：
思考与讨论、如图所示，A、B、C、D四条轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？
提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心
同步卫星
问题：你能否形象的描述它的轨道？
特点：定轨道、定周期、定角速度、定高度、定线速度
同步卫星的特点
练习： 求同步卫星离地面高度
同步卫星的线速度
解：万有引力提供向心力 故 =

由此解出v =
将地球质量 M及 轨道半径r带入
同步卫星
近地卫星
月球
近地卫星、同步卫星、月球三者比较
比较赤道上的某一点、近地卫星、同步卫星的T、ω、v、a向
3颗同步卫星可实现全球覆盖
1.同步卫星主要用于通讯。要实现全球通讯，只需三颗同步卫星即可。

2.为了同步卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一种资源。
如何发射同步卫星？
同步卫 星变 轨时的各参量比较
v2A>v1
v3>v2B
v1>v3
v2A > v1>v3>v2B
速度关系：
同步卫 星变轨时的各参量比较
加速度关系：
a1A = a2A>a2B =a3B
周期关系：
T3 >T2 >T1
凡是人造卫星的问题都可从下列关系去列运动方程，即:
重力=万有引力=向心力
2、两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半径之比R1∶R2=3∶1，下列有关数据之比正确的是( )
A、周期之比T1∶T2=3∶1 B、线速度之比v1∶v2=3∶1
C、向心力之比F1∶F2=1∶9 D、向心加速度之比a1∶a2=1∶9
例题分析
1、人造地球卫星的轨道半径越大，则( )
A、速度越小，周期越小 B、速度越小，加速度越小
C、加速度越小,周期越大 D、角速度越小,加速度越大
BC
D
1999年5月10日，我国成功地发射了“一箭双星”，将“风云1号”气象卫星和“实验5号”科学实验卫星送入离地面870km的轨道，已知地球半径为6400km，这两颗卫星的运动速度约为  A、11.2km／s B、7.9km／s  C、7.4km／s D、2.1km／s
C
例题分析