人教版教案高一物理 《人造卫星宇宙速度》.pdf

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1、6.52人造卫星宇宙速度(Ⅱ)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：同步卫星的特点及应用三、教学难点：卫星在轨道上运行时各物理量之间的关系四、教学方法：启发式五、教学过程：（一）引入新课人造卫星进入轨道后，在正常运行过程中，卫星是否处在平衡状态？卫星中的物体处于什么状态？（二）进行新课人造卫星中的“失重”现象（1）轨道处的加速度卫星正常运行时，地球对它的万有引力提供向心力，Mmv2v2GM即Gm，则a，r2rrr2此加速度也等于

2、轨道处的重力加速度。因此，卫星不可能处于平衡状态。（2）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，凡是与重力有关的实验，在卫星中也无法进行。引导学生思考：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？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，轨道半径越大的卫星，运行速

3、度越小，不同的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步呢？2．地球的同步卫星（1）同步卫星与地面相对静止，与地球自转同步，周期为24h。（2）同步卫星的运行方向与地球自转方向相同。（3）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。分析：由于运行时，万有引力提供卫星运转的向心力，所以卫星的轨道平面必过地球中心，万有引力必须在轨道平面上，而同步卫星与地球自转同步，所以其轨道平面必定与赤道平面重合，且所有同步卫星都在赤道正上方。设地球质量M，半径为R，自转周期为T，同步卫星

4、质量m，离地高度h，由牛顿第二定律：Mm42Gm(Rh)(Rh)2T2GMT2GMR2T2g∴h3R又∵g∴h3R42R242可见：同步卫星的离地高度是唯一确定的，线速度大小也就唯一确定了。代入具体数据可得h=35800km。（三）例题分析【例题1】我国于1986年2月1日成功发射了一颗实用地球同步卫星，于1999年11月20日又成功发射“神舟号”试验飞船，飞船在太空中飞行了21小时，绕地球14圈，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：A．卫星的运转周期较大B．卫星的运

5、转速率较大C．卫星的加速度较大D．卫星的离地高度较大21分析：飞船在轨道上正常运行时，地球对它的引力提供向心力，其周期T1.5小飞14时，比同步卫星小，可得A、D正确。【例题2】我国发射的亚洲一号通讯卫星的质量为m，如果地球半径为R，自转角速度为，表面重力加速度为g，则卫星：gR2A．距地面的高度h3RB．环绕速度v3gR22C．受到地球引力为m3gR24D．受到地球引力为mgMmmv2GMmv2分析：由G和mg知A、B正确，由Fmmv，(Rh)2RhR2Rh把v3gR2

6、代入可知C正确，D肯定不对。【例题3】地球半径为R，距地心为r处有一颗同步卫星，另一星球半径为3R，距该星球球心为3r处也有一颗同步卫星，它的周期为72h，则该星球的平均密度为地球的几倍？解：对于地球的同步卫星：MmGm2r，r22r342r3得M，GGT2M3r3地球密度，VGT2R3同理，某星球的密度为：3r'33(3R)31'GT'2R'3G(3T)2(3R)39（四）课堂小结1．卫星中物体所处的状态。2．同步卫星的特点。（五）布置作业课本P⑹⑺111