人教版高中物理必修2第6章万有引力与航天 6-3万有引力定律应用课件

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：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AA3．

(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ACD4．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C5.已知