教科版高中物理必修2课件：3.4 人造卫星 宇宙速度 .pptx

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1、第三章万有引力定律3.4人造卫星宇宙速度学习目标定位知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.了解人造卫星的有关知识，掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系．了解我国卫星发射的情况，激发学生的爱国热情.学习探究区一、人造地球卫星的运动特点二、同步卫星三、宇宙速度一、人造地球卫星的运动特点如图所示，圆a、b、c的圆心均在地球的自转轴线上．b、c的圆心与地心重合，卫星环绕地球做匀速圆周运动，据此思考并讨论以下问题：问题设计(1)三条轨道中可以作为卫星轨道的是哪条？为什么？答案b、c轨道

2、都可以，a轨道不可以．万有引力提供向心力地心为圆心万有引力是始终指向地心的，故卫星做匀速圆周运动的向心力必须指向地心，因此b、c轨道都可以.一、人造地球卫星的运动特点如图所示，圆a、b、c的圆心均在地球的自转轴线上．b、c的圆心与地心重合，卫星环绕地球做匀速圆周运动，据此思考并讨论以下问题：问题设计(2)卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力定律和向心力公式推导卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系．答案万有引力提供向心力地心为圆心所以1．所有卫星的轨道平面过．要点提炼地心2．卫星的向心加速

3、度、线速度、角速度、周期与轨道半径的关系，根据万有引力提供卫星绕地球运动的向心力，即有：＝ma＝＝mω2r＝mr(1)a＝，r越大，a越．(2)v＝，r越大，v越．(3)ω＝，r越大，ω越．(4)T＝，r越大，T越．小小小大返回二、同步卫星问题设计同步卫星也叫通信卫星，它相对于地面静止，和地球自转具有相同的周期，即T＝24h．已知地球的质量M＝6×1024kg，地球半径R＝6400km，引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2.请根据以上信息以及所学知识探究：找找哪一颗是同步卫星(1)同

4、步卫星所处的轨道平面．答案只有在赤道上方，相对地球静止的卫星，才是同步卫星．万有引力提供向心力二、同步卫星问题设计同步卫星也叫通信卫星，它相对于地面静止，和地球自转具有相同的周期，即T＝24h．已知地球的质量M＝6×1024kg，地球半径R＝6400km，引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2.请根据以上信息以及所学知识探究：(2)同步卫星的离地高度h.答案找找哪一颗是同步卫星代入数据得：h＝3.6×107m1．定轨道平面：所有地球同步卫星的轨道平面均在赤道平面内．要点提炼2．定周期：

5、运转周期与地球自转周期相同，T＝24h.3．定高度(半径)：离地面高度为36000km.4．定速率：运行速率为3.1×103m/s.返回同步卫星的特点三、宇宙速度问题设计牛顿曾提出过一个著名的思想实验：如图所示，从高山上水平抛出一个物体，当抛出的速度足够大时，物体将环绕地球运动，成为人造地球卫星．据此思考并讨论以下问题：答案当抛出速度较小时，物体做平抛运动．当物体刚好不落回地面时，物体做匀速圆周运动．(1)当抛出速度较小时，物体做什么运动？当物体刚好不落回地面时，物体做什么运动？三、宇宙速度问题

6、设计(2)若地球的质量为M，物体到地心的距离为r，引力常量为G，试推导物体刚好不落回地面时的运行速度．若物体紧贴地面飞行，其速度大小为多少？(已知地球半径R＝6400km，地球质量M＝5.98×1024kg)万有引力提供向心力，做匀速圆周运动答案解得R＝r要点提炼宇宙速度是地球上满足不同要求的卫星发射速度1．第一宇宙速度v1＝7.9km/s(1)推导方法一：由得方法二：由得(2)理解：第一宇宙速度是人造地球卫星的发射速度，也是卫星绕地球做匀速圆周运动的运行速度．最小最大要点提炼宇宙速度是地球上满

7、足不同要求的卫星发射速度2．第二宇宙速度v2＝km/s，是从地面上发射物体并使之脱离束缚的发射速度，又称脱离速度．11.2地球最小3．第三宇宙速度v3＝km/s，是从地面上发射物体并使之脱离束缚的发射速度，又称逃逸速度．16.7太阳最小返回一、人造卫星的运动规律例1如图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造卫星，a和b的质量相等，且小于c的质量，则()A．b所需向心力最小B．b、c的周期相等且大于a的周期C．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度D．b、c的线速度大小相

8、等，且小于a的线速度典例精析ABD返回二、对同步卫星规律的理解及应用例2我国“中星11号”商业通信卫星是一颗同步卫星，它定点于东经98.2度的赤道上空，关于这颗卫星的说法正确的是()A．运行速度大于7.9km/sB．离地面高度一定，相对地面静止C．绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等典例精析近地卫星的速度T一定，r一定二、对同步卫星规律的理解及应用例2我国“中星11号”商业通信卫星是一颗同步卫星，它定点于东经98.2度的赤道上空，关于这