人造卫星宇宙速度Ⅱ

1、人造卫星人造卫星 宇宙速度宇宙速度西宁铁三中西宁铁三中 姬发德姬发德人造卫星 宇宙速度 一教学目标：一教学目标：1、进一步理解人造卫星的运行原理以及卫星中的失重现象。2、知道同步卫星的知识及应用。二教学重点：二教学重点：同步卫星的特点及应用 人造卫星中的人造卫星中的“失重失重”现象现象 （1）轨道处的加速度）轨道处的加速度卫星正常运行时，地球对它的万有引力卫星正常运行时，地球对它的万有引力提供向心力，即提供向心力，即 22MmvGmrr则则 22vGMarr 此加速度也等于轨此加速度也等于轨道处的重力加速度。因此，卫星不可道处的重力加速度。因此，卫星不可能处于平衡状态。能处于平衡状态。 （2）

2、卫星中的物体处于完全失重状态）卫星中的物体处于完全失重状态卫星中的物体跟随卫星一起绕地球作匀卫星中的物体跟随卫星一起绕地球作匀速圆周运动，受到的引力全部提供圆周速圆周运动，受到的引力全部提供圆周运动所需要的向心力，其加速度即为轨运动所需要的向心力，其加速度即为轨道处的重力加速度，而对支持物没有弹道处的重力加速度，而对支持物没有弹力作用，处在完全失重状态。凡是工作力作用，处在完全失重状态。凡是工作原理与重力有关的仪器（如天平、水银原理与重力有关的仪器（如天平、水银气压计等）在卫星中都无法使用，凡是气压计等）在卫星中都无法使用，凡是与重力有关的实验，在卫星中也无法进与重力有关的实验，在卫星中也无法

3、进行。行。在正常运行的卫星中，有一物体自行在正常运行的卫星中，有一物体自行脱落，该物体作何种运动？脱落，该物体作何种运动？ 引入：由于卫星受到的万有引力提供引入：由于卫星受到的万有引力提供了它绕地球运行的向心力，轨道半径了它绕地球运行的向心力，轨道半径越大的卫星，运行速度越小，不同的越大的卫星，运行速度越小，不同的卫星可能在不同的轨道上运行，满足卫星可能在不同的轨道上运行，满足什么样的条件，卫星能和地球自转同什么样的条件，卫星能和地球自转同步呢？步呢？悬浮在空中悬浮在空中2、地球的同步卫星、地球的同步卫星（1）同步卫星与地面相对静止，与地）同步卫星与地面相对静止，与地球自转同步，周期为球自转同

4、步，周期为24h。 （2）同步卫星的运行方向与地球自转）同步卫星的运行方向与地球自转方向相同。方向相同。（3）同步卫星定点在赤道正上方，离）同步卫星定点在赤道正上方，离地高度、运行速率是唯一确定的。地高度、运行速率是唯一确定的。设地球质量设地球质量M，半径为，半径为R，自转周期为，自转周期为T，同步卫星质量同步卫星质量m，离地高度，离地高度h，由万有，由万有引力提供向心力：引力提供向心力： 2224()()MmGmRhRhT2324GMThR 2324GMThR又又 2GMgR 22324R T ghR可见：同步卫星的离地高度是唯一确定的，线速度大小可见：同步卫星的离地高度是唯一确定的，线速度

5、大小也就唯一确定了。代入具体数据可得也就唯一确定了。代入具体数据可得 h=35800km同步卫星的特点 定轨道平面 定方向 定周期 定高度 定线速度 定点例题分析例题分析 【例题【例题1】我国于】我国于1986年年2月月1日成功发射日成功发射了一颗实用地球同步卫星，于了一颗实用地球同步卫星，于1999年年11月月20日又成功发射日又成功发射“神舟号神舟号”试验飞船，飞试验飞船，飞船在太空中飞行了船在太空中飞行了21小时，绕地球小时，绕地球14圈，圈，又顺利返回地面。那么此卫星与飞船在轨又顺利返回地面。那么此卫星与飞船在轨道上正常运转比较：道上正常运转比较：A卫星的运转周期较大卫星的运转周期较大

6、B卫星的运转速率较大卫星的运转速率较大C卫星的加速度较大卫星的加速度较大D卫星的离地高度较大卫星的离地高度较大 A D【例题【例题2】我国发射的亚洲一号通讯卫】我国发射的亚洲一号通讯卫星的质量为星的质量为m，如果地球半径为，如果地球半径为R，自，自转角速度为转角速度为，表面重力加速度为，表面重力加速度为g，则卫星：则卫星：A距地面的高度距地面的高度B环绕速度环绕速度C受到地球引力为受到地球引力为D受到地球引力为受到地球引力为mg 232gRhR23vgR243m gRA B CV=r; F=mv【例题【例题3】地球半径为】地球半径为R，距地心为，距地心为r处处有一颗同步卫星，另一星球半径为有一颗同步卫星，另一星球半径为3R，距该星球球心为距该星球球心为3r处也有一颗同步卫星，处也有一颗同步卫星，它的周期为它的周期为72h，则该星球的平均密度，则该星球的平均密度为地球的几倍？为地球的几倍？ 解：对于地球的同步卫星：解：对于地球的同步卫星： 22MmGmrr