（1）牛顿对人造卫星原理的描绘

设想在高山上有一门大炮，水平发射炮弹，初速度越大，水平射程就越大。

可以想象当初速度足够大时，这颗炮弹将不会落到地面，将和月球一样成为地球的一颗卫星。

（2）人造卫星绕地球运行的动力学原因

人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

∴

，

可见：高轨道上运行的卫星，线速度小。

角速度和周期与轨道半径的关系

可见：高轨道上运行的卫星，角速度小，周期长。

宇宙速度

第一宇宙速度

问题：

牛顿实验中，炮弹至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？地球半径为6370km。

分析：

在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球半径。由万有引力提供向心力：