人造地球卫星教案.docVIP

课题： 人造地球卫星 课型： 一对二同步复习（基础） 科目： 物理 备课时间： 2012.7.2 讲师： 邝飞云 课程适合学生： 人教版高一学生 教学目标 1.熟练掌握人造卫星各个物理量的变化规律 2.掌握三个宇宙速度及其意义 3.掌握同步卫星的特点 教学内容 人造地球卫星、同步卫星、宇宙速度、人造卫星的超重和失重 重点 人造卫星物理量的变化规律、同步卫星的特征 难点 灵活运用已知天体的物理量计算未知天体的物理量、灵活运用万有引力和向心力计天体物理量 知识导入： 一、人造地球卫星。 这里特指绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，实际上大多数卫星轨道是椭圆，而中学阶段对做椭圆运动的卫星一般不作定量分析。 卫星的轨道平面：由于地球卫星做圆周运动的向心力是由万有引力提供的，所以卫星的轨道平面一定过地球球心，球球心一定在卫星的轨道平面内。 由于卫星绕地球做匀速圆周运动，所以地球对卫星的引力充当卫星所需的向心力，于是有 3、人造卫星运动的物理量：线速度、角速度、周期等： ①向心加速度与r的平方成反比。 =当r取其最小值时，取得最大值。a向max==g=98m/s2 ②线速度v与r的平方根成反比 v=∴当h↑，v↓ 当r取其最小值地球半径R时，v取得最大值。 vmax===79km/s ③角速度与r的三分之三次方成比 =∴当h↑，ω↓ 当r取其最小值地球半径R时，取得最大值。max==≈123×10－3rad/s ④周期T与r的二分之三次方成正比。 T=2∴当h↑，T↑ 当r取其最小值地球半径R时，T取得最小值。 Tmin=2=2≈84 min 卫星的能量：(类似原子模型) r增v减小(EK减小Ep增加)，所以 E总增加;需克服引力做功越多，地面上需要的发射速度越大6—5—1所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运动的三颗卫星，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的周期相同且大于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的线速度大小相等，且小于a的线速度 【例2】假如一做匀速圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，仍做匀速圆周运动，则(　　) A．根据公式v＝ωr可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍 B．根据公式F＝可知卫星所需的向心力将减小到原来的1/2 C．根据公式F＝G可知地球提供的向心力将减小到原来的1/4D．根据上述B和C中给出的公式可知，卫星运行的线速度将减小到原来的 R1∶R2=2∶1，求两卫星的 （1）a1∶a2＝？ （2）v1∶v2=？（3）ω1∶ω2=？ （4）T1∶T2=？ 二．宇宙速度及其意义 三个宇宙速度的值分别为 ：物体围绕地球做匀速圆周运动所需要的最小发射速度其值为： 第一宇宙速度的计算． 方法一：地球对卫星的万有引力就是卫星做圆周运动的向心力． G=m，v=。当h↑，v↓，所以在地球表面附近卫星的速度是它运行的最大速度。其大小为r＞＞h（地面附近）时，=7．9×103m/s 方法二：在地面附近物体的重力近似地等于地球对物体的万有引力，重力就是卫星做圆周运动的向心力． ．当r＞＞h时．gh≈g所以v1＝=7．9×103m/s ：而小于 ，卫星将做椭圆运动。当卫星的速度等于或大于的时候，物体就可以挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星，或飞到其它行星上去，把叫做第二宇宙速度，第二宇宙速度是挣脱地球引力束缚的最小发射速度。 第三宇宙速度：物体挣脱太阳系而飞向太阳系以外的宇宙空间所需要的最小发射速度，又称逃逸速度，其值为： 应该熟记常识：地球公转周期1年， 自转周期1天=24小时=86400s， 地球表面半径64ｘ103km 表面重力加速度g=98 m/s2 月球公转周期30天当发射速度v与宇宙速度分别有如下关系时，被发射物体的运动情况将有所不同 ①当v＜v1时，被发射物体最终仍将落回地面； ②当v1≤v＜v2时，被发射物体将环地球运动，成为地球卫星； ③当v2≤v＜v3时，被发射物体将脱离地球束缚，成为环绕太阳运动的“人造行星”； ④当v≥v3时，被发射物体将从太阳系中逃逸。7.9 km/s.则该探月卫星绕月运行的速率约为 (　　) A．0.4 km/s　　 B．1.8 km/s C．11 km/s D．36 km/s 【例5】某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t落回手中，已知该星球的半径为R，求这个星球上的第一宇宙速度． 三、同步卫星同步卫星“同步”的含义就是和地球保持相对静止（又叫静止轨道卫星），所以其周期等于地球自转周期，既T=24h， 特点①非同步人造地球卫星其轨道平面可与地轴有任意夹角，而同步卫星一定位于赤道的正上方，不可能在与赤道平行的其他平面上