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人教版(2003)高中物理必修二第六章万有引力与航天——万有引力定律应用

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两种最常见的卫星近地卫星和同步卫星人造地球卫星的轨道: 万有引力定律应用 一、检查预习:已知地球的质量:M,卫星的质量:m,地球半径:R,人造卫星的轨道半径:r,由万有引力充当人造地球卫星的向心力可以得到向心加速度、线速度、角速度、周期与轨道半径r的关系(请你写出推导过程): 向心加速度、线速度、角速度、周期与轨道半径的关系: 探究一:近地卫星问题1:人造卫星随轨道半径的增大,向心加速度、线速度、角速度和周期如何变化?运动实例1:近地人造地球卫星的轨道半径近似的可认为等于地球半径,现已知地球半径R=6400km,地球表面的重力加速g=9.8m/s2,求近地人造地球卫星的线速度约为多少km/s和周期为多少min?(列出方程) 运动实例2:2003年10月15日9时,我国“神舟五号”宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射,把中国第一位航天员杨利伟送入太空。已知“神舟五号”飞船绕地球运行时离地面的高度h为343km,地球表面重力加速度g=9.8m/s2,地球半径R=6400km,求神舟五号绕地球飞行的线速度约为多少km/s和周期为多少min?(列出方程) 比较:随r增大,则a、v、ω、T如何变化?结果1:地表人造卫星,轨道半径小,速率v=7.9km/s,周期T=85min;结果2:“神舟五号”宇宙飞船,轨道半径大,速率v=7.7km/s,周期T=91.5min总结:由实例知r增大,则T增大,a、v、ω均减小;且地表人造卫星有最大线速度和最短周期。问题2:通过以上知识学习你能得出什么结论?结论:卫星距离地球越近越;越远越。(填:快或慢)快慢 成果展示1:探测器绕月球做匀速圆周运动,变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动,则变轨后与变轨前相比()A.轨道半径变小B.向心加速度变小C.线速度变小D.角速度变小总结:结论知r增大,则T增大且a、v、ω均减小.A 点评提升1:C 如图所示,圆a的圆心在地球自转的轴线上,圆b、c、d的圆心均在地球的地心上,对绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星而言,那些卫星的轨道是可能的?探究二:人造地球卫星的轨道 A图A图A图D图总结:存在三类人造地球卫星轨道:(1)赤道轨道:卫星轨道在赤道平面,卫星始终处于赤道上方;(2)极地轨道:卫星轨道平面与赤道平面垂直,卫星通过两极上空(3)一般轨道:卫星轨道和赤道成一定角度说明:卫星绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,其轨道的圆心必在地心.FF向F2A图B图C图点评提升2:哪幅图不符合实际? 地球同步卫星:相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星,又叫通讯卫星。探究三、地球同步卫星探究1、当卫星在赤道正上方距地面高度升至为h=5.6R(其中地球半径为R,地表卫星运行周期T=85min),求此卫星运行周期为地表卫星运行周期T的多少倍?合计约为多少小时?探究2、若此卫星转动方向与地球自转方向相同,地球赤道上的人看此卫星是什么运动状态? 探究同步卫星有以下几个特点:问题1、同步卫星的运行方向与地球自转方向有什么关系?答:一致问题2、同步卫星的运转周期与地球自转周期有什么关系?答:相同问题3、同步卫星的运行角速度与地球自转角速度有什么关系?答:相同问题4、同步卫星的轨道平面与赤道平面的位置关系如何(圆心与地心的关系)?答:赤道的正上方,轨道的圆心与地心重合。 中国航天问题5、同步卫星高度如何计算? 同步卫星相对地面静止,犹如悬在高空中,下列说法中不正确的是()A.同步卫星处于平衡状态B.同步卫星的速率是唯一的C.同步卫星加速度大小是唯一的D.各国的同步卫星都在同一圆周上运行成果展示3:A总结:同步卫星相对地面静止,但并不是处于平衡状态,向心力充当合外力。 24h总结:关于同步卫星的五个“一定”(1)轨道平面一定:轨道平面与共面.(2)周期一定:与地球自转周期,即T=.(3)角速度一定:与地球自转的角速度.赤道平面相同相同 两种最常见的卫星近地卫星和同步卫星人造地球卫星的轨道: 五、检查反馈(当堂检测共30分:选择题每题5分,计算题10分)1、甲、乙两颗人造卫星质量相同,它们的轨道都是圆的,若甲的运动周期比乙大,则()A、甲距离地面的高度一定比乙大B、甲的速度一定比乙大C、甲的加速度与乙相等D、甲的加速度一定比乙大2、由于通信和广播等方面的需要,许多国家发射了地球同步轨道卫星,这些卫星的()A.质量可以不同B.轨道半径可以不同C.轨道平面可以不同D.速率可以不同AA 3.(多选)下面关于同步卫星的说法正确的是()A.同步卫星和地球自转同步,卫星的高度和速率就被确定B.同步卫星的角速度虽已被确定,但高度和速率可以选择,高度增加,速率增大;高度降低,速率减小,仍同步C.我国发射第一颗人造地球卫星的周期是114分钟,比同步卫星的周期短,所以第一颗人造地球卫星离地面的高度比同步卫星低D.同步卫星的速率比我国发射第一颗人造卫星的速率小ACD 4.我国正在自主研发“北斗二号”地球卫星导航系统,此系统由中轨道、高轨道和同步卫星等组成,可将定位精度提高到“厘米”级,会在交通、气象、军事等方面发挥重要作用.已知三种卫星中,中轨道卫星离地最近,同步卫星离地最远,则下列说法中正确的是()A.中轨道卫星的线速度小于高轨道卫星的线速度B.中轨道卫星的角速度小于同步卫星的角速度C.若一周期为8h的中轨道卫星,某时刻在同步卫星的正下方,则经过24h仍在该同步卫星的正下方D.高轨道卫星的向心加速度小于同步卫星的向心加速度C 5.已知地球表面重力加速度g,地球半径R,月球环绕地球的运动周期T,求月球到地球表面的高度。解:设月球到地球表面的高度为h,则月球绕地球的轨道半径为r=R+h。由万有引力定律得: 本节课知识要点回顾万有引力

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所属: 高中 | 物理
发布时间:2022-01-14 09:04:14 页数:24
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