高中物理 第三章 萬有引力定律 第4節(jié) 人造衛(wèi)星 宇宙速度 3 同步衛(wèi)星的特點(diǎn)及發(fā)射學(xué)案 教科版必修2.doc
《高中物理 第三章 萬有引力定律 第4節(jié) 人造衛(wèi)星 宇宙速度 3 同步衛(wèi)星的特點(diǎn)及發(fā)射學(xué)案 教科版必修2.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高中物理 第三章 萬有引力定律 第4節(jié) 人造衛(wèi)星 宇宙速度 3 同步衛(wèi)星的特點(diǎn)及發(fā)射學(xué)案 教科版必修2.doc(4頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
同步衛(wèi)星的特點(diǎn)及發(fā)射一、考點(diǎn)突破:考點(diǎn)課程目標(biāo)備注同步衛(wèi)星的特點(diǎn)及發(fā)射1. 理解并運(yùn)用萬有引力定律處理地球同步衛(wèi)星問題的思路和方法。2. 了解地球同步衛(wèi)星的運(yùn)動特點(diǎn)。3. 地球同步衛(wèi)星和其他衛(wèi)星運(yùn)動的共同點(diǎn),會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量。高考重點(diǎn),通常以選擇題的形式考查,考查重點(diǎn)是同步衛(wèi)星的特點(diǎn)及同步衛(wèi)星的動力學(xué)特征,同時結(jié)合我國的航天事業(yè)飛速發(fā)展,以我國的航天科技實(shí)例為背景進(jìn)行命題。二、重難點(diǎn)提示:重點(diǎn):地球同步衛(wèi)星的軌道特點(diǎn)和運(yùn)行規(guī)律。難點(diǎn):地球同步衛(wèi)星的軌道位置的確定。一、地球同步衛(wèi)星相對于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)周期相同的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星。1. 同步衛(wèi)星的特點(diǎn)(1)同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)方向一致。(2)同步衛(wèi)星的角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度相等。【重要提示】同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期一致,是24h。所以同步衛(wèi)星的角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度相等。(3)同步衛(wèi)星的軌道平面與赤道平面共面。(4)同步衛(wèi)星的高度一定,?!疽c(diǎn)詮釋】由,得:,因為T一定,所以r一定,而(h為同步衛(wèi)星離地面的垂直高度,R為地球半徑),也就是說,所有的同步衛(wèi)星都位于赤道上方相同高度上。即所有同步衛(wèi)星都在同一個軌道上。因為它們的角速度相等,所以不會發(fā)生“追尾”的問題。這一高度大約為。(5)同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度大小一定相等。二、同步衛(wèi)星的發(fā)射1. 第一步:把衛(wèi)星發(fā)射到近地圓軌道1動力學(xué)規(guī)律:(供需平衡)由于近地,故R為地球半徑。2. 第二步:變軌點(diǎn)火加速(供小于求)離心,沿橢圓軌道2運(yùn)動。點(diǎn)火位置為A,A為近地點(diǎn),B為遠(yuǎn)地點(diǎn)。3. 第三步:在遠(yuǎn)地點(diǎn)再次加速進(jìn)入同步軌道3動力學(xué)規(guī)律:(供需平衡)【重要提示】同步衛(wèi)星相對地面靜止,相對地心勻速圓周運(yùn)動。三、同步衛(wèi)星的回收在三軌道上向前噴氣減速(如圖中B點(diǎn)),供大于需,進(jìn)入橢圓軌道2運(yùn)動,在A點(diǎn)再次減速進(jìn)入圓軌道1運(yùn)動,在1上再次減速返回地面。 例題1 發(fā)射地球同步衛(wèi)星時,先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后點(diǎn)火,使其沿橢圓軌道2運(yùn)行,最后再次點(diǎn)火。將衛(wèi)星送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于Q點(diǎn),軌道2、3相切于P點(diǎn)(如圖),則當(dāng)衛(wèi)星分別在1,2,3 軌道上正常運(yùn)行時,以下說法正確的是( )A. 衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1的速率B. 衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C. 衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時的加速度D. 衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度思路分析:由萬有引力等于向心力可得,衛(wèi)星軌道半徑越小,環(huán)繞速度越大,角速度越大,衛(wèi)星在軌道3上的速率小于在軌道1的速率,衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度,選項A錯誤,B正確;衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時和它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時所受萬有引力相等,加速度相等,選項C錯誤;衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時和它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時所受萬有引力相等,加速度相等,選項D正確。答案:BD例題2 (天津卷)研究表明,地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢,3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時。假設(shè)這種趨勢會持續(xù)下去,地球的其他條件都不變,未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在相比( )A. 距地球的高度變大 B. 向心加速度變大C. 線速度變大 D. 角速度變大思路分析:同步衛(wèi)星與地球的自轉(zhuǎn)周期相同,若地球的自轉(zhuǎn)周期變大,那么同步衛(wèi)星的角速度將變小,D項錯誤;根據(jù)萬有引力提供向心力,有:,角速度變小,同步衛(wèi)星離地高度將變大,A項正確;由可知,同步衛(wèi)星的向心加速度將減小,B項錯誤;由可知,線速度變小,C項錯誤。答案:A【方法提煉】衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動,萬有引力提供向心力。衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動,其軌道平面一定過地心,軌道半徑等于衛(wèi)星與地心的距離。地球同步衛(wèi)星的軌道一定與赤道共面,其周期等于地球自轉(zhuǎn)周期。衛(wèi)星問題是高考熱點(diǎn),解決地球同步衛(wèi)星問題的方法是,根據(jù)題述條件及物理情景,利用衛(wèi)星周期等于地球自轉(zhuǎn)周期,應(yīng)用衛(wèi)星相關(guān)規(guī)律列出相應(yīng)方程聯(lián)立解得。滿分訓(xùn)練:已知地球同步衛(wèi)星離地面的高度約為地球半徑的6倍。若某行星的平均密度為地球平均密度的一半,它的同步衛(wèi)星距其表面的高度是其半徑的2.5倍,則該行星的自轉(zhuǎn)周期約為( )A. 6小時 B. 12小時 C. 24小時 D. 36小時思路分析:設(shè)地球半徑為R1,某行星的半徑為R2,則地球的同步衛(wèi)星的周期為T124小時,軌道半徑為r17R1,密度1。某行星的同步衛(wèi)星周期為T2,軌道半徑為r23.5R2,密度21/2。地球質(zhì)量M11R13,某行星的質(zhì)量M22R23,根據(jù)牛頓第二定律和萬有引力定律分別有:,。兩式化簡得T2 T1/212小時,選項B正確。答案:B- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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