高中物理必修二_人造卫星同步卫星

学生思考： （1）将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易？ 为什么？ （2）所需要的发射速度，哪一个更大？为什么？ （3）发射速度和卫星绕地旋转的速度是不是同一 速度？发射速度大说明什么？卫星运转速度 大又说明什么？
探究问题三： 第一宇宙速度是最大速度还是最小的速度？
提示： 同步卫星速度：V=9.67×102m/s＜ v1=7.9km/s
设在小圆轨道P点处 的速度为V1，椭圆轨 道P点处的速度为V2， 椭圆轨道Q点处的速 度为V3,大圆轨道Q点 处的速度为V4,试比 Q 较四个速度的大小关 系
P
V2>V1>V4>V3
小结：
一、卫星绕地球做匀速圆周运动所需的
向心力由万有引力提供:
Mm mv 4 2 G 2 m r m 2 r r r T
小 小 大 小 小
三、地球同步卫星
24h 1. 周期 T = _______
赤道平面 2. 轨道平面___________
相对于地面静止且 与地球自转具有相同周 期的卫星叫做地球的同 步卫星，又叫通讯卫星
3. h =_________ 36000km （如何求？）
思考：同步卫星的哪些 物理量是不变的呢？ 结论： 地球同步卫星必须发 4. R、v、ω、T、an 射在赤道正上方的固定高 “全部固定” 度，并且以固定的速度环 _______________ 绕地球做圆周运动。 同步卫星又叫静止轨道卫星，通常用作通讯卫星
2 2
二、三种宇宙速度： v1=7.9km/s．（会推导） v2Leabharlann Baidu11.2 km/s v3=16.7 km/s
2
不同高度的卫星
课堂练习：人造卫星的运行规律 线速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系：
v
T 2
GM r
r3 GM

GM r3
a
GM 2 r
思考：对于绕地球运动的人造卫星： （1）离地面越高，向心力越 （2）离地面越高，线速度越 （3）离地面越高，周期越 （4）离地面越高，角速度越 （5）离地面越高，向心加速度越
结论: 第一宇宙速度是最小的发射速度,也是最大的环绕速度
练习：求近地卫星的周期
r T 2 GM 地
3
(6.37 10 ) 2 3.14 s 11 24 6.67 10 5.98 10
6 3
5.06 10 s 84.3min
3
我们能否发射一颗周期为 80min的卫星吗？
1、绕行速度v与r的关系
v2 F m r
F G Mm r2
r
v
GM v r
3、周期T与r的关系
F m 2 r

2 T
2、角速度ω与r的关系
F m 2 r
F G Mm r2
GM r3
2 F m r T Mm F G 2 r
4 2 r 3 T GM
各种各样的卫星……
探究问题二：人造卫星的轨道
（1）如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨 道的是哪几条？
c b a
提示：卫星作圆周运动的向心力 必须指向地心
（2）这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和地球自 转同步？
课堂练习：人造卫星的运行规律
卫星的绕行速度v 、角速度ω 、周期T与轨道半径 r 的关系