人造衛(wèi)星宇宙速度Ⅱ

1、人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星 宇宙速度宇宙速度西寧鐵三中西寧鐵三中 姬發(fā)德姬發(fā)德人造衛(wèi)星 宇宙速度 一教學目標：一教學目標：1、進一步理解人造衛(wèi)星的運行原理以及衛(wèi)星中的失重現(xiàn)象。2、知道同步衛(wèi)星的知識及應用。二教學重點：二教學重點：同步衛(wèi)星的特點及應用 人造衛(wèi)星中的人造衛(wèi)星中的“失重失重”現(xiàn)象現(xiàn)象 （1）軌道處的加速度）軌道處的加速度衛(wèi)星正常運行時，地球?qū)λ娜f有引力衛(wèi)星正常運行時，地球?qū)λ娜f有引力提供向心力，即提供向心力，即 22MmvGmrr則則 22vGMarr 此加速度也等于軌此加速度也等于軌道處的重力加速度。因此，衛(wèi)星不可道處的重力加速度。因此，衛(wèi)星不可能處于平衡狀態(tài)。能處于平衡狀態(tài)。 （2）

2、衛(wèi)星中的物體處于完全失重狀態(tài)）衛(wèi)星中的物體處于完全失重狀態(tài)衛(wèi)星中的物體跟隨衛(wèi)星一起繞地球作勻衛(wèi)星中的物體跟隨衛(wèi)星一起繞地球作勻速圓周運動，受到的引力全部提供圓周速圓周運動，受到的引力全部提供圓周運動所需要的向心力，其加速度即為軌運動所需要的向心力，其加速度即為軌道處的重力加速度，而對支持物沒有彈道處的重力加速度，而對支持物沒有彈力作用，處在完全失重狀態(tài)。凡是工作力作用，處在完全失重狀態(tài)。凡是工作原理與重力有關的儀器（如天平、水銀原理與重力有關的儀器（如天平、水銀氣壓計等）在衛(wèi)星中都無法使用，凡是氣壓計等）在衛(wèi)星中都無法使用，凡是與重力有關的實驗，在衛(wèi)星中也無法進與重力有關的實驗，在衛(wèi)星中也無法

3、進行。行。在正常運行的衛(wèi)星中，有一物體自行在正常運行的衛(wèi)星中，有一物體自行脫落，該物體作何種運動？脫落，該物體作何種運動？ 引入：由于衛(wèi)星受到的萬有引力提供引入：由于衛(wèi)星受到的萬有引力提供了它繞地球運行的向心力，軌道半徑了它繞地球運行的向心力，軌道半徑越大的衛(wèi)星，運行速度越小，不同的越大的衛(wèi)星，運行速度越小，不同的衛(wèi)星可能在不同的軌道上運行，滿足衛(wèi)星可能在不同的軌道上運行，滿足什么樣的條件，衛(wèi)星能和地球自轉(zhuǎn)同什么樣的條件，衛(wèi)星能和地球自轉(zhuǎn)同步呢？步呢？懸浮在空中懸浮在空中2、地球的同步衛(wèi)星、地球的同步衛(wèi)星（1）同步衛(wèi)星與地面相對靜止，與地）同步衛(wèi)星與地面相對靜止，與地球自轉(zhuǎn)同步，周期為球自轉(zhuǎn)同

4、步，周期為24h。 （2）同步衛(wèi)星的運行方向與地球自轉(zhuǎn)）同步衛(wèi)星的運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同。方向相同。（3）同步衛(wèi)星定點在赤道正上方，離）同步衛(wèi)星定點在赤道正上方，離地高度、運行速率是唯一確定的。地高度、運行速率是唯一確定的。設地球質(zhì)量設地球質(zhì)量M，半徑為，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為，自轉(zhuǎn)周期為T，同步衛(wèi)星質(zhì)量同步衛(wèi)星質(zhì)量m，離地高度，離地高度h，由萬有，由萬有引力提供向心力：引力提供向心力： 2224()()MmGmRhRhT2324GMThR 2324GMThR又又 2GMgR 22324R T ghR可見：同步衛(wèi)星的離地高度是唯一確定的，線速度大小可見：同步衛(wèi)星的離地高度是唯一確定的，線速度

5、大小也就唯一確定了。代入具體數(shù)據(jù)可得也就唯一確定了。代入具體數(shù)據(jù)可得 h=35800km同步衛(wèi)星的特點 定軌道平面 定方向 定周期 定高度 定線速度 定點例題分析例題分析 【例題【例題1】我國于】我國于1986年年2月月1日成功發(fā)射日成功發(fā)射了一顆實用地球同步衛(wèi)星，于了一顆實用地球同步衛(wèi)星，于1999年年11月月20日又成功發(fā)射日又成功發(fā)射“神舟號神舟號”試驗飛船，飛試驗飛船，飛船在太空中飛行了船在太空中飛行了21小時，繞地球小時，繞地球14圈，圈，又順利返回地面。那么此衛(wèi)星與飛船在軌又順利返回地面。那么此衛(wèi)星與飛船在軌道上正常運轉(zhuǎn)比較：道上正常運轉(zhuǎn)比較：A衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期較大衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期較大

6、B衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)速率較大衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)速率較大C衛(wèi)星的加速度較大衛(wèi)星的加速度較大D衛(wèi)星的離地高度較大衛(wèi)星的離地高度較大 A D【例題【例題2】我國發(fā)射的亞洲一號通訊衛(wèi)】我國發(fā)射的亞洲一號通訊衛(wèi)星的質(zhì)量為星的質(zhì)量為m，如果地球半徑為，如果地球半徑為R，自，自轉(zhuǎn)角速度為轉(zhuǎn)角速度為，表面重力加速度為，表面重力加速度為g，則衛(wèi)星：則衛(wèi)星：A距地面的高度距地面的高度B環(huán)繞速度環(huán)繞速度C受到地球引力為受到地球引力為D受到地球引力為受到地球引力為mg 232gRhR23vgR243m gRA B CV=r; F=mv【例題【例題3】地球半徑為】地球半徑為R，距地心為，距地心為r處處有一顆同步衛(wèi)星，另一星球半徑為有一顆同步衛(wèi)星，另一星球半徑為3R，距該星球球心為距該星球球心為3r處也有一顆同步衛(wèi)星，處也有一顆同步衛(wèi)星，它的周期為它的周期為72h，則該星球的平均密度，則該星球的平均密度為地球的幾倍？為地球的幾倍？ 解：對于地球的同步衛(wèi)星：解：對于地球的同步衛(wèi)星： 22MmGmrr