1、第四节第四节 人造卫星人造卫星 宇宙速度（一）宇宙速度（一）一、人造卫星一、人造卫星 二二.卫星的运行速度卫星的运行速度1.1.周期周期T(T(角速度角速度)线速线速度度v v与轨道半径与轨道半径r r的关系的关系()rmGTrMm22=:2因为23=2rrrTGMrmGrMm2=:2因为231/=rrrGM 行星受到的万有引力等行星受到的万有引力等于其绕太阳做圆周运动于其绕太阳做圆周运动的向心力的向心力,即即:注意（注意（1）轨轨道半径越大道半径越大,卫卫星的运行周期越星的运行周期越长长,角速度越小角速度越小;反之亦反反之亦反.MmrMmr2=2rvrMmmGrGMv=:变形整理得 注意注意
2、:(2).卫星的轨道半径卫星的轨道半径r越大越大;卫星的运行速度越小卫星的运行速度越小;轨道轨道半径越小半径越小,运行速度越大运行速度越大.2.当当r=R地地时时,卫星的运行速度卫星的运行速度是所有绕地运行的卫星中的最是所有绕地运行的卫星中的最大运行速度大运行速度.地绕地的最大运行速度RGMv=max思考：人造地球卫星，由于空思考：人造地球卫星，由于空气阻力的作用，轨道半径会逐气阻力的作用，轨道半径会逐渐减小，请问卫星的线速度怎渐减小，请问卫星的线速度怎样变化？为什么？样变化？为什么？V最小发射最小发射 =V最大运行最大运行 =V.高空卫星的高空卫星的运（绕）行速运（绕）行速度度小小发射速度发
3、射速度大大三三.卫星的运动状态卫星的运动状态 注意注意:(1).万有引力全部用于提供卫星绕地运行万有引力全部用于提供卫星绕地运行的向心力的向心力,卫星处于完全失重状态卫星处于完全失重状态.(2).(2).在卫星上在卫星上,有如下实验不能进行有如下实验不能进行:用天平测用天平测质量质量;用弹簧称量物体的重力，测量液体压强等用弹簧称量物体的重力，测量液体压强等.Mmr 设卫星的质量为设卫星的质量为m;m;轨道半径轨道半径r;r;线速度线速度V;V;四、四、宇宙速度宇宙速度mgmGRvRMm=22 已知已知g=9.8m/sg=9.8m/s2 2 、R R地地=6400=6400kmkmgRGM2=即
4、：1).1).第一宇宙速度第一宇宙速度地地gRvRGM=代值代值,有有V V =7.9 km/s.=7.9 km/s.已知已知G=6.67G=6.671010-11-11N.mN.m2 2/kg/kg2 2 、M M地地=5.98=5.98 10102424kg kg、R R地地=6400=6400kmkm 注意注意:(1).V(1).V =7.9 km/s=7.9 km/s是在地球是在地球上发射一颗卫星的最小发射速上发射一颗卫星的最小发射速度度,此速度在数值上是所有绕此速度在数值上是所有绕地运行的卫星中的最大运行速地运行的卫星中的最大运行速度度.(2).(2).第一宇宙速度是指第一宇宙速度是
5、指发射速度发射速度.(3).(3).不同星体不同星体,由于质量不由于质量不同同,其第一宇宙速度也不相其第一宇宙速度也不相同同.2）.第二宇宙速度第二宇宙速度教材教材3）.第三宇宙速度第三宇宙速度教材教材.V=11.2km/sV =16.7km/s五五.同步通讯卫星同步通讯卫星T=24h T=24h H=36000kmH=36000km赤道上空赤道上空五五.同步通讯卫星同步通讯卫星1.同步通讯卫星的离同步通讯卫星的离地高度和运行速度地高度和运行速度 T=24h=TT=24h=T自转自转代值解得因为,m=h)+(R)(=G:h+Rv22h)+(RMm22Tm R=6400kmR=6400km h=
6、3.56h=3.5610104 4 kmkm v=3.1km/sv=3.1km/smhR 小结：所有的同步通讯卫星的小结：所有的同步通讯卫星的周期都等于地球的自转周期，它们周期都等于地球的自转周期，它们都位于赤道平面，以相同的角速度、都位于赤道平面，以相同的角速度、线速度和周期与地球保持相对静止线速度和周期与地球保持相对静止做匀速圆周运动。做匀速圆周运动。2.同步通讯卫星的轨道平面同步通讯卫星的轨道平面思考：思考：同步通讯卫星为什么应同步通讯卫星为什么应位于位于 赤道平面赤道平面？3。同步通讯卫星的覆盖范围。同步通讯卫星的覆盖范围要实现全球通讯，至少需要要实现全球通讯，至少需要几颗同步通讯卫星
7、几颗同步通讯卫星？4同步通讯卫星的发射同步通讯卫星的发射.极地同步卫星极地同步卫星中国的卫星事业始于年代。年月，毛泽东提出中国的卫星事业始于年代。年月，毛泽东提出 中国自己制造人造卫星的设想。年月，中科院组建中国自己制造人造卫星的设想。年月，中科院组建卫星卫星 设计院，开始拟定中国第一颗人造卫星的总体方案。设计院，开始拟定中国第一颗人造卫星的总体方案。年年 月日，中国成功地发射了第一颗人造地球卫星，月日，中国成功地发射了第一颗人造地球卫星，成为世界上继成为世界上继 苏、美、法、日之后第个能够独立研制和发射苏、美、法、日之后第个能够独立研制和发射人造卫星的国家。人造卫星的国家。以后，中国又相继成
8、功地研制和发射了科学以后，中国又相继成功地研制和发射了科学试验卫星、返回式卫星、试验卫星、返回式卫星、静止轨道通信卫星，掌握了世界上只静止轨道通信卫星，掌握了世界上只有少数几个国家具有的卫星返有少数几个国家具有的卫星返 回、一箭多星、卫星同步定点等回、一箭多星、卫星同步定点等技术。年月日，中国技术。年月日，中国 首次承揽了对外发射服务的首次承揽了对外发射服务的项目，项目，“长征三号长征三号”运载火箭在西昌卫运载火箭在西昌卫 星发射中心成功地发射星发射中心成功地发射了了“亚洲一号亚洲一号”卫星，标志着中国火箭进入卫星，标志着中国火箭进入 了世界卫星发射市了世界卫星发射市场。截至年月，中国已成功发
9、射人造场。截至年月，中国已成功发射人造 地球卫星地球卫星多颗，其中国外卫星共颗，包括多颗，其中国外卫星共颗，包括“亚洲一号亚洲一号”、“亚洲二亚洲二号号”、“亚太一号亚太一号”、“亚太一号亚太一号”、“艾科斯达一号艾科斯达一号”、“鑫诺一号鑫诺一号”、两颗澳大利亚通信卫星，以及搭载发射的巴基、两颗澳大利亚通信卫星，以及搭载发射的巴基 斯坦科学实验卫星和瑞典的弗利亚卫星等。中国自行研制并发斯坦科学实验卫星和瑞典的弗利亚卫星等。中国自行研制并发射成射成 功的颗人造地球卫星，共个系列。其中返回式遥感功的颗人造地球卫星，共个系列。其中返回式遥感卫星卫星 颗，通信广播卫星颗，气象卫星颗，其他各类科颗，通信广播卫星颗，气象卫星颗，其他各类科学探测、技术学探测、技术 试验卫星颗试验卫星颗 六、黑洞六、黑洞脱离速度大于光速的天体脱离速度大于光速的天体理论计算表明理论计算表明:物体要从质量物体要从质量为为M,M,半径为半径为R R的天体表面克服的天体表面克服万有引力逃逸出去万有引力逃逸出去,它的速度它的速度必须达到必须达到 根据公式有根据公式有
