专题高中物理人造卫星问题.pptx
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1、 把天体(或人造卫星)的运动看成是把天体(或人造卫星)的运动看成是匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力提供匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力提供一一.解决天体(卫星)运动问题的基本思路:解决天体(卫星)运动问题的基本思路:(1)(1)建立模型:建立模型:这是本章的这是本章的主线索主线索。(2)在地面附近万有引力近似等于物体的重力,)在地面附近万有引力近似等于物体的重力,这是本章的这是本章的副线索副线索。若已知地球表面的重力加速度若已知地球表面的重力加速度g和地球半径和地球半径R,可以,可以用用gR2替换替换GM,由于这种代换的重要性,通常被称,由于这种代换的重要性,通常被称为为黄金代换黄金代
2、换。由上式得:由上式得:二、人造卫星的运动规律二、人造卫星的运动规律可见:可见:v v、T T 和和a a与与 r r 为一一对应关系为一一对应关系人造地球卫星人造地球卫星问题:卫星的轨道圆心在哪儿?问题:卫星的轨道圆心在哪儿?所有卫星的轨道圆心都在地心上所有卫星的轨道圆心都在地心上赤道卫星赤道卫星极地卫星极地卫星其他卫星其他卫星赤道卫星赤道卫星其他卫星其他卫星从卫星的受力角度分析:从卫星的受力角度分析:卫星的轨道有什么特点卫星的轨道有什么特点轨道特点:万有引力轨道特点:万有引力提供向心力提供向心力.所以轨所以轨道平面一定经过地球道平面一定经过地球中心中心对于圆轨道:地心位对于圆轨道:地心位于
3、其圆心;于其圆心;对于椭圆轨道:地心对于椭圆轨道:地心位于一个焦点上。位于一个焦点上。例例1.思考与讨论:如图所示,思考与讨论:如图所示,A、B、C、D四四条轨道中不可以作为卫星轨道的是哪一条条轨道中不可以作为卫星轨道的是哪一条?提示:提示:卫星作圆周卫星作圆周运动的向心力必须运动的向心力必须指向地心指向地心二二.两种最常见的卫星两种最常见的卫星 轨道半径近似地可认为等于地球半径,轨道半径近似地可认为等于地球半径,速率速率v v=7.9km/s=7.9km/s,周期,周期T T=85min=85min。在所有绕。在所有绕地球做匀速圆周运动的人造卫星中是地球做匀速圆周运动的人造卫星中是线速线速度
4、最大度最大,周期最短周期最短。神舟六号飞船的运行轨道离地面的高度为神舟六号飞船的运行轨道离地面的高度为神舟六号飞船的运行轨道离地面的高度为神舟六号飞船的运行轨道离地面的高度为345 km345 km345 km345 km,线速度约,线速度约,线速度约,线速度约7.6km/s7.6km/s7.6km/s7.6km/s,周期约,周期约,周期约,周期约90min90min90min90min。1.近地卫星近地卫星小资料:小资料:7凡是凡是近地人造卫星近地人造卫星的问题都可从下的问题都可从下列关系去列运动方程,即列关系去列运动方程,即:重力重力=万有引力万有引力=向心力向心力h地球同步卫星能否位于厦
5、门正上方某一确定高度地球同步卫星能否位于厦门正上方某一确定高度h h?2.同步卫星同步卫星:地球同步卫星是地球同步卫星是相对地球表面静止相对地球表面静止的的稳定运行稳定运行卫星卫星.关于地球同步卫星的五个关于地球同步卫星的五个“一定一定”轨道平面一定:轨道平面与轨道平面一定:轨道平面与共面共面周期一定:与地球自转周期周期一定:与地球自转周期,即,即T24 h.角速度一定:与地球自转的角速度角速度一定:与地球自转的角速度 。赤道平面赤道平面相同相同相同相同与地球自转方向相同即与地球自转方向相同即自西向东运动自西向东运动。绕行方向:绕行方向:3 3颗同步卫星可实现全球覆盖颗同步卫星可实现全球覆盖1
6、.1.同步卫星主要用同步卫星主要用同步卫星主要用同步卫星主要用于通讯。要实现于通讯。要实现于通讯。要实现于通讯。要实现全球通讯,只需全球通讯,只需全球通讯,只需全球通讯,只需三颗同步卫星即三颗同步卫星即三颗同步卫星即三颗同步卫星即可。可。可。可。2.2.为了同步卫星之为了同步卫星之为了同步卫星之为了同步卫星之间不互相干扰,间不互相干扰,间不互相干扰,间不互相干扰,大约大约大约大约33左右才能左右才能左右才能左右才能放置放置放置放置1 1颗,这样颗,这样颗,这样颗,这样地球的同步卫星地球的同步卫星地球的同步卫星地球的同步卫星只能有只能有只能有只能有120120颗。颗。颗。颗。可见,空间位置可见,
7、空间位置可见,空间位置可见,空间位置也是一种资源。也是一种资源。也是一种资源。也是一种资源。h=3.6107mr=4.26107mv=3.1km/sT=24hh=3.8108mr3.8108mv=1km/sT=27天天h0r=6.4106mv=7.9km/sT=85分钟分钟同同步步卫卫星星近近地地卫卫星星月球月球近地卫星、近地卫星、同步卫星、同步卫星、月球三者比月球三者比较较比较赤道上的某一点、近地卫星、比较赤道上的某一点、近地卫星、同步卫星的同步卫星的T、v、a向向注意事项:区别赤道上随地球自转的物体、近地卫星与同步卫星注意事项:区别赤道上随地球自转的物体、近地卫星与同步卫星:半径R周期T向
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