55宇宙航行杭州市实验外国语学校知道了行星的运动规律，学习了万有引力定律为什么宇宙飞船能登上月球？我们将要讨论的问题：为什么飞船能像月亮那样围绕地球旋转？飞船在什么条件下能挣脱地球的束缚？ 时至今日，数千颗人造卫星正在按照万有引力定律为它们“设定”的轨道绕地球运转着。牛顿发现的万有引力定律取得了如此辉煌的成就，以至于阿波罗 8 号从月球返航的途中，当地面控制中心问及“是谁在驾驶”的时候，指令长这样回答：“我想现在是牛顿在驾驶。”一、牛顿的设想 牛顿就曾设想 , 从高山上用不同的水平速度抛出物体 , 速度一次比一次大 , 则落点一次比一次远 , 如不计空气的阻力 , 当速度足够大时 , 物体就永远不会落到地面上来 , 而围绕地球旋转 ,成为一颗人造地球卫星了 . 1 、牛顿对人造卫星原理的描绘。一、牛顿的设想 1 、牛顿对人造卫星原理的描绘。2 、人造卫星绕地球运行的动力学原因。造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作用，人造卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供。 3 、人造卫星的运行速度。设地球质量为 M ，卫星质量为 m ，轨道半径为 r ，由于万有引力提供向心力，则22MmvGmrr=GMvr=高轨道上运行的卫星，线速度小、角速度小，周期长。讨论线速度、角速度和周期与轨道半径的关系呢？ GMvr=3GMrw=32rTGMp=二、宇宙速度讨论 高轨道上运行的卫星速度小，是否发射 也容易呢？这就需要看卫星的发射速度，而不是运行速度。分析 当在地面附近绕地球运行，轨道半径 r 即为地球半径 R 22MmVGmRR=GMvR=或vgR=二、宇宙速度1 、第一宇宙速度地球半径 R=6400km ，地球质量 M=5.98×1024kg7.9km /GMvsR==卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度——第一宇宙速度 最小发射速度 最大环绕速度 （半径最小时）要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于 7.9km/s 计算二、宇宙速度1 、第一宇宙速度计算 人造卫星在地球表面做圆周运动的周期2224MmGmRRT=π2MmmgG R=2gRT = π=84.6min最小周期或：=842.6minRTvπ=二、宇宙速度2 、第二宇宙速度 大小： v=11.2km/s意义：以这个速度发射，物体刚好能克服地球的引力作用，永远的离开地球而绕太阳运动。也叫脱离速度。注意：发射速度大于 7.9km/s ，而小于 11.2km/s ，卫星绕地球运动的轨迹不是圆，而是椭圆；等于或大于 11.2km/s 时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。...
