高中物理-第三章 万有引力定律 人造卫星 宇宙速度(一)课件
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3．定高度(半径)：离地面高度为36 000 km.
4．定速率：运行速率为3.1×103 m/s.
典例精析 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 T T自转 24h
道上空，关于这颗卫星的说法正确的是
()
近地卫星的速度
A．运行速度大于7.9 km/s
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 T T自转 24h
道上空，关于这颗卫星的说法正确的是
(BC )
近地卫星的速度
A．运行速度大于7.9 km/s
B．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
Mm G r2
=
GM r3
m v2 m2r=m(
置
二、对同步卫星规律的理解及应用
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＝24 h．已知地球的质量M＝6×1024 kg，地球半 径R＝6 400 km，引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2.请根据以上信息以及所学知识探究：
(1)同步卫星所处的轨道平面．找找哪一颗
答案 b、c轨道都可以，a轨道不可以．
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、人造卫星的运动规律
问题设计 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： 万有引力提供向心力 (2)卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力定律和
R，地面附近重力加速度为g，则有( )
A．该卫星运行周期为24 h T T自转 24h
B．该卫星向心加速度是
(
R Rh
)2
g
C．该卫星运行线速度是 gR2
Rh
D．该卫星周期与近地卫星周期之比是
(1+
h
)
2 3
R
R
h
v
二、对同步卫星规律的理解及应用
变式2 我国曾经发射了一颗“北斗一号”导 航定位卫星，预示着我国通讯技术的不断
r r月＞r同 同＞月
2
T
)2
r
运行的角速度大 D．向心加速度与静止在赤道上物体的
a 2r r同＞R a同＞a
向心加速度大小相等
二、对同步卫星规律的理解及应用
变式2 我国曾经发射了一颗“北斗一号”导 航定位卫星，预示着我国通讯技术的不断
提高．该卫星处于地球的同步轨道，其质
量为m，假设其离地高度为h，地球半径为
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 1、知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度 2、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 3、赤道物体、同步卫星和近地卫星转动量的比较 4、人造卫星的发射、变轨与对接
一、人造卫星的运动规律
问题设计 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： 万有引力提供向心力 (1)三条轨道中可以作为卫星轨道的是哪条？为什么？
Mm r2
m v2 r
v= GM r
线速度
vb =vc＜va
一、人造卫星的运动规律
变式1 如图所示，在同一轨道平面 上的几个人造地球卫星A、B、C绕 地球做匀速圆周运动，某一时刻它
们恰好在同一直线上，下列说法中
正确的是( C )
A．根据v＝ gr 可知，运行速度满 足vA＞vB＞vC
B．运转角速度满足ωA＞ωB＞ωC C．向心加速度满足aA＜aB＜aC D．运动一周后，A最先回到图示位
G(1Mr)2am＝＝GmrM2a＝，mr越vr2大＝，maω越2r＝小m ．4T22r
(2)v＝
GM r
，r越大，v越 小
．
(3)ω＝ GM ，r越大，ω越 小 ．
r3
(4)T＝2
r3
，r越大，T越大 ．
GM
典例精析
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
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
GMm r2
=m
v2 r
=m2r
m
4 2
T2
r
所以
v=
GM r
，=
GM r3
，T 2 r3
GM
地心为圆心
来自百度文库
要点提炼
1．所有卫星的轨道平面过 地心 ． 2．卫星的向心加速度、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：
N·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. 找找哪一颗
是同步卫星
答案
G
Mm ( Rh )2
m(
R
h)(
2
T
)2
h
3
GMT 2
4 2
R
代入数据得： h＝3.6×107 m
要点提炼
同步卫星的特点 1．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． 2．定周期：运转周期与地球自转周期相同，T＝24 h.
b的质量相等，且小于c的质量，则(ABD)
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的线速度大小相等，且小于a的
F向
G G
G
Mm r2
Fb＜Fa Fb＜Fc
r3 T2
k
Tb Ta＞Tc
Mm r2
ma
aaa＞aGb＝Mr2ac
提高．该卫星处于地球的同步轨道，其质
量为m，假设其离地高度为h，地球半径为
R，地面附近重力加速度为g，则有( ABC )
A．该卫星运行周期为24 h T T自转 24h
B．该卫星向心加速度是
(
R Rh
)2
g
C．该卫星运行线速度是 gR2
Rh
D．该卫星周期与近地卫星周期之比是
是同步卫星
答案 只有在赤道上方，相对地球静止 的卫星，才是同步卫星．
二、对同步卫星规律的理解及应用
问题设计 万有引力提供向心力
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＝24
h．已知地球的质量M＝6×1024 kg，地球半
径R＝6 400 km，引力常量G＝6.67×10－11
B．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
Mm G r2
v= GM
m v2 r
r＞R
m2r=m( 2 )2 r
T
v＜7.9 km / s
r
GMT 2
r
3
4 2
T一定，r一定
向心加速度大小相等
典例精析 二、对同步卫星规律的理解及应用
4．定速率：运行速率为3.1×103 m/s.
典例精析 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 T T自转 24h
道上空，关于这颗卫星的说法正确的是
()
近地卫星的速度
A．运行速度大于7.9 km/s
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 T T自转 24h
道上空，关于这颗卫星的说法正确的是
(BC )
近地卫星的速度
A．运行速度大于7.9 km/s
B．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
Mm G r2
=
GM r3
m v2 m2r=m(
置
二、对同步卫星规律的理解及应用
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＝24 h．已知地球的质量M＝6×1024 kg，地球半 径R＝6 400 km，引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2.请根据以上信息以及所学知识探究：
(1)同步卫星所处的轨道平面．找找哪一颗
答案 b、c轨道都可以，a轨道不可以．
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、人造卫星的运动规律
问题设计 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： 万有引力提供向心力 (2)卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力定律和
R，地面附近重力加速度为g，则有( )
A．该卫星运行周期为24 h T T自转 24h
B．该卫星向心加速度是
(
R Rh
)2
g
C．该卫星运行线速度是 gR2
Rh
D．该卫星周期与近地卫星周期之比是
(1+
h
)
2 3
R
R
h
v
二、对同步卫星规律的理解及应用
变式2 我国曾经发射了一颗“北斗一号”导 航定位卫星，预示着我国通讯技术的不断
r r月＞r同 同＞月
2
T
)2
r
运行的角速度大 D．向心加速度与静止在赤道上物体的
a 2r r同＞R a同＞a
向心加速度大小相等
二、对同步卫星规律的理解及应用
变式2 我国曾经发射了一颗“北斗一号”导 航定位卫星，预示着我国通讯技术的不断
提高．该卫星处于地球的同步轨道，其质
量为m，假设其离地高度为h，地球半径为
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 1、知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度 2、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 3、赤道物体、同步卫星和近地卫星转动量的比较 4、人造卫星的发射、变轨与对接
一、人造卫星的运动规律
问题设计 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： 万有引力提供向心力 (1)三条轨道中可以作为卫星轨道的是哪条？为什么？
Mm r2
m v2 r
v= GM r
线速度
vb =vc＜va
一、人造卫星的运动规律
变式1 如图所示，在同一轨道平面 上的几个人造地球卫星A、B、C绕 地球做匀速圆周运动，某一时刻它
们恰好在同一直线上，下列说法中
正确的是( C )
A．根据v＝ gr 可知，运行速度满 足vA＞vB＞vC
B．运转角速度满足ωA＞ωB＞ωC C．向心加速度满足aA＜aB＜aC D．运动一周后，A最先回到图示位
G(1Mr)2am＝＝GmrM2a＝，mr越vr2大＝，maω越2r＝小m ．4T22r
(2)v＝
GM r
，r越大，v越 小
．
(3)ω＝ GM ，r越大，ω越 小 ．
r3
(4)T＝2
r3
，r越大，T越大 ．
GM
典例精析
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
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
GMm r2
=m
v2 r
=m2r
m
4 2
T2
r
所以
v=
GM r
，=
GM r3
，T 2 r3
GM
地心为圆心
来自百度文库
要点提炼
1．所有卫星的轨道平面过 地心 ． 2．卫星的向心加速度、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：
N·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. 找找哪一颗
是同步卫星
答案
G
Mm ( Rh )2
m(
R
h)(
2
T
)2
h
3
GMT 2
4 2
R
代入数据得： h＝3.6×107 m
要点提炼
同步卫星的特点 1．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． 2．定周期：运转周期与地球自转周期相同，T＝24 h.
b的质量相等，且小于c的质量，则(ABD)
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的线速度大小相等，且小于a的
F向
G G
G
Mm r2
Fb＜Fa Fb＜Fc
r3 T2
k
Tb Ta＞Tc
Mm r2
ma
aaa＞aGb＝Mr2ac
提高．该卫星处于地球的同步轨道，其质
量为m，假设其离地高度为h，地球半径为
R，地面附近重力加速度为g，则有( ABC )
A．该卫星运行周期为24 h T T自转 24h
B．该卫星向心加速度是
(
R Rh
)2
g
C．该卫星运行线速度是 gR2
Rh
D．该卫星周期与近地卫星周期之比是
是同步卫星
答案 只有在赤道上方，相对地球静止 的卫星，才是同步卫星．
二、对同步卫星规律的理解及应用
问题设计 万有引力提供向心力
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＝24
h．已知地球的质量M＝6×1024 kg，地球半
径R＝6 400 km，引力常量G＝6.67×10－11
B．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
Mm G r2
v= GM
m v2 r
r＞R
m2r=m( 2 )2 r
T
v＜7.9 km / s
r
GMT 2
r
3
4 2
T一定，r一定
向心加速度大小相等
典例精析 二、对同步卫星规律的理解及应用