人造卫星

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人造卫星知识归类

一、飞出地球去：

1.人造卫星：将物体以水平速度从某一高度抛出，随着速度的不断增加，水平射程不断增

大，当速度增大到某一值时，物体将不落回地面而是绕地球做圆周运动，则此物体就成

为地球的卫星。注意：此时卫星绕地球是公转

2.人造卫星做匀速圆周运动的圆心位置及向心力的来源：

3.人造卫星的解题方法：

4.卫星的绕行线速度、角速度、周期、向心加速度随轨道半径r的变化规律：

例1.侦察卫星在通过地球两极上空的圆轨道上运行，它的运行轨道距地面高度为h，要使

卫星在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件下全都拍摄下来，卫星在通过赤道上空

时，卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少？设地球半径是R,地面处的

重力加速度为g，地球的自转周期为T。

思考：物体要具有多大的速度，才能环绕地球运动成为地球的卫星呢?

5.卫星的两个速度：

（1）发射速度：将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度。

（2）绕行速度：卫星在轨道上绕地球做匀速圆周运动所具有的速度。

人造地球卫星的线速度可用

r

v

m

r

Mm

G

2

2

求得

r

GM

v可得线速度与轨道半径的

平方根成反比，当r=R时，线速度为最大值，最大值为7.9km/s.(实际上人造卫星的轨道

半径总是大于地球的半径，所以线速度总是小于7.9km/s）这个线速度是地球人造卫星的

2

最大线速度，也叫第一宇宙速度．发射人造卫星时，卫星发射的越高，克服地球的引力做

功越大，发射越困难，所以人造地球卫星发射时，一般都发射到离地很近的轨道上，发射

人造卫星的最小发射速度为7.9km/s.

二、第一宇宙速度的计算：

方法一：地球对卫星的万有引力就是卫星做圆周运动的向心力．

方法二：在地面附近物体的重力近似地等于地球对物体的万有引力，而卫星所受重力就是

卫星做圆周运动的向心力．

注意：卫星所在高度处的重力就是地球对它的万有引力。即：

2)(hR

Mm

G



=

h

mg，即得：

2)(hR

M

Gg

h

h越大，

h

g越小

三、三种宇宙速度：

1.第一宇宙速度（环绕速度）：v1=，人造地球卫星的最小发射速度。是人造卫星

环绕地球作匀速圆周运动的最大环绕速度。

2.第二宇宙速度（脱离速度）：v2=，使卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度。

3.第三宇宙速度（逃逸速度）：v3=，使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。

四、两种最常见的卫星

1.近地卫星：

2.同步卫星：

（1）定义：

（2）地球同步卫星的特点：

（3）同步卫星的发射：

发射同步卫星，一般不采用普通卫星的直接发射方法，而是采用变轨道发射。如图所

示：

A为停泊轨道。B为转移轨道。C为同步轨道

通讯卫星可以实现全球的电视转播，从图可知，如果能发射三颗

相对地面静止的卫星（即同步卫星）并相互联网，即可覆盖全球的每

个角落。由于通讯卫星都必须位于赤道上空3.6×107m处，各卫星之

间又不能相距太近，所以，通讯卫星的总数是有限的。设想在赤道所

在平面内，以地球中心为圆心隔50放置一颗通讯卫星，全球通讯卫星

的总数应为72个。

1.通信卫星又叫同步卫星，下面关于同步卫星的说法中正确的是（）

A．所有的地球同步卫星都位于地球的赤道平面内

B．所有的地球同步卫星的质量都相等

C．所有的地球同步卫星绕地球作匀速圆周运动的角速度都相等

D．所有的地球同步卫星离地心的距离都相等

2.如图所示，轨道A与轨道B相切于P点，轨道B与轨道C相切于Q点，以下说法正确的

3

是（）

A.卫星在轨道B上由P向Q运动的过程中速率越来越小

B.卫星在轨道C上经过Q点的速率大于在轨道A上经过P点的速率

C.卫星在轨道B上经过P时的向心加速度与在轨道A上经过P点的

向心加速度是相等的

D.卫星在轨道B上经过Q点时受到地球的引力小于经过P点的时受到地球的引力

3.如图所示，某次发射同步卫星时，先进入一个近地的圆轨道，然后

在P点点火加速，进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地点为近地圆

轨道上的P，远地点为同步轨道上的Q），到达远地点时再次自动点火

加速，进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v

1

，在P点

短时间加速后的速率为v

2

，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v

3

，

在Q点短时间加速后进入同步轨道后的速率为v

4

。试比较v

1

、v

2

、v

3

、

v

4

的大小，并用小于号将它们排列起来_v

3

__v

4

___v

1

v

2

分析：（1）v

2v

1；（2）v

2v

3

（3）v

4v

3

（4）v

1v

4

卫星变轨问题的方法总结：加速变轨：制动变轨：

五、人造卫星上的超重和失重情况：

1.载人卫星发射过程：

2.当卫星进入轨道后围绕地球做你匀速圆周运动：

例题1：火箭内平台上放有测试仪器，火箭从地面启动后，以加速度g/2竖直向上匀加速运

动，声道某一高度时，测试仪对平台的压力为启动前压力的

18

17

.已知地球的半径为R，求火

箭此时离地面的高度。（g为地面附近重力加速度）

例题2：当卫星进入轨道后围绕地球做你匀速圆周运动，下列哪些仪器将不能使用（）

A.天平B.弹簧测力计C。水银气压计D。摆钟

六、人造天体的交会对接问题：

交会对接指两个航天器（宇宙飞船、航天飞机等）在太空轨道会合并连接成一个整体．它

是实现太空装配、回收、补给、维修、航天员交换等过程的先决条件．空间交会对接技术

包括两部分相互衔接的空间操作，即空间交会和空间对接．所谓交会是指两个或两个以上

的航天器在轨道上按预定位置和时间相会，而对接则为两个航天器相会后在结构上连成一

个整体．

1..关于航天飞机与空间站对接问题，下列说法正确的是（）

A.先让航天飞机与空间站在同一轨道上，然后让航天飞机加速，即可实现对接

B.先让航天飞机与空间站在同一轨道上，然后让航天飞机减速，即可实现对接

C.先让航天飞机进入较低的轨道，然后再对其进行加速，即可实现对接

D.先让航天飞机进入较高的轨道，然后再对其进行加速，即可实现对接

2.若飞船要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站（）

A可以从较低的轨道上加速B可以从较高的轨道上加速

C可以从与空间站同一轨道上加速D无论在什么轨道上，只要加速都行

Q

v

2

v

3

P

v

4