1、第一宇宙速度(7.9km/s )
2、第二宇宙速度（11.2km/s脱离速度）当发射 速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会脱离地 球的吸引，不再绕地球运行，而成为太阳系的 一颗人造行星。我们把这个速度叫第二宇宙速 度。达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引 力。
当发射速度：7.9km/s<v<11.2km/s时，卫星将沿椭圆轨 道绕地球运动。
只需3颗
[例3] 发射地球同步卫星时，先将卫 星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿 椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送 入同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨 图3－4－4 道2、3相切于P点，如图3－4－4所示。当卫星分别在1、2、 3轨道上正常运行时，以下说法正确的是 ( )
A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度 C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大小大于它在轨 道2上经过Q点时的加速度大小 D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度大小等于它在轨道 3上经过P点时的加速度大小 [思路点拨] 解答本题时应注意以下两点： (1)卫星在不同圆形轨道上的速率、角速度与轨道半径有 关。 (2)卫星受到的万有引力为卫星的合外力，产生卫星的加 速度。
即：r越大：
V越小，ω越小，a越小， T越大
注意：本结论适用于中心天体相同的环绕天体的运动。
总结：第一宇宙速度 7.9Km/s是卫星绕地球运动的 最大的运行速度。
例1：如图所示，a 、 b、c是大气层外圆形 轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质 量相同且小于C的质量，下面说法中正确的 是（C ）
人造卫星 宇宙速度
一、人造卫星：
在地球上抛出的物体，当它的速度足 够大时，物体就永远不会落到地面上， 它将围绕地球旋转，成为一颗人造地球 卫星。简称人造卫星。
问题？：人造地球卫星绕地球做圆周运 动时，什么力来提供向心力？。
地球对卫星的万有引力提供向心力
讨论2：人造卫星绕地球圆周运 动的轨道平面在哪里？
3、第三宇宙速度（16.7km/s逃逸速度）如果发射 的速度等于或大于16.7km/s，物体就能摆脱太阳 引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。这 个速度叫第三宇宙速度.
3．三种宇宙速度的对比
以地球为例，三种宇宙速度和相应轨
道间的关系如图所示。当卫星在
地面附近做圆周运动时，其运行速度即为
图3－4－2
第一宇宙速度7.9 km/s；当卫星到达地面附近时，其速度介
于7.9～11.2 km/s之间，则卫星沿椭圆轨道绕地球运动；当
卫星到达地面附近时，其速度介于11.2～16.7 km/s之间，
讨论4：线速度、角速度、周期、向心加速 度与轨道半径的关系？
G
Mm r2

m
v2 r
G
Mm r2

mrω 2
G
东
南
讨论7：对所有的地球同步卫星来说，线速度V、 角速度ω、周期T、向心加速度a相同吗？
r、v、ω、T、a都相同
为了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。
要使全世界都能看到某地发 射的卫星信号，至少需要几
颗同步卫星？
一定过地心
讨论3:靠近地面的卫星的运行速度是多大呢？
方法一:对于靠近地面的卫星，可以认为此时的 r 近似等于地 球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出：

Mm v2
G
r2
m r
v1
GM R

m / s 6.6710115.891024 6.37106
7.9km/ s
oM m
方法二: mg m v2 v gR r
最小的发射速度 最大的运行速度
讨论5:什么是地球同步卫星？
•所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫 星，它的周期T＝２４ｈ
讨论6:地球同步卫星的轨道有何特点？
所有的同步卫星只能分布在赤道正上方 的一个确定轨道上
Mm G (R h)2
m( 2
T
)2 (R h)
GM gR2 (黄金代换式)
由以上两式联立解得：
R h 3 R2T 2 g 3 (6.4 106 )2 (24 3600)2 9.8
4 2
4 3.142
4.24 107 m
同步卫星距地面的高度为：
h=4.24×107-6.4×106m=3.56×107m≈5.6R地
北
F2
西
赤道平面
F1
F3
②人造卫星和宇宙飞船在绕地球做圆周运动 的过程中处于完全失重状态。 凡是工作原理与重力有关的仪器在飞行的卫 星和宇宙飞船中都不能使用； 凡是与重力有关的实验，在飞行的卫星宇宙 飞船中都无法进行。
思考？在绕地球做匀速圆周运动的太空实验室内， 下列仪器可正常使用的有（ C ）
A、摆钟 B、天平 C、弹簧测力计
A、 b、C的线速度大小相等且大于a的线 速度
B、.b、c的向心加速度相等且大于a的向 心加速度
C、b、c的周期相等且大于a的周期 D、b、c的向心力相等且大于a的向心力
例题2 把太阳系各行星的运动近似看做匀速圆 周运动，则距离太阳越远的行星 （ B、C、D）
A 周期越小 B 线速度越小 C 角速度越小 D 加速度越小
Mm r2

m( 2
T
)2 r
G
Mm r2

ma
GM
r
ω
GM r3
T 2 r3
GM
a

G
M r2

GM r
ω
GM r3
T 2 r3 a G M
GM
r2
注：① 从上面三式可以看出，地球卫星的运动情况 (速度、周期、加速度)是由轨道半径r决定的。
轨道半径越大：卫星运行速度越小，角速度越小，周期 越大，加速度减小。
讨论4：发射高轨道卫星容易还 是发射低轨道卫星容易？
虽然距地面高的卫星运行速度比靠近
地面的卫星运行速度小，但是，向高轨道 发射卫星却比向低轨道发射卫星要困难.
因为向高轨道发射卫星，火箭要克服
地球对它的引力做更多的功，所以高轨道 卫星需要的发射速度比低轨道卫星的发射
速度大。
第一宇宙速度：
v=7.9km/s
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。
• 运行速度 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动
的线速度
• 发射速度 指被发射物体离开地面时的水平初
速度
V发 射
V运 行
你能确定地球人造卫星运行速度和 发射速度的取值范围吗？
V运 行
V发 射
二、宇宙速度