2011届高考物理一轮复习教学案精品集46 人造卫星 宇宙速度 doc
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人造卫星宇宙速度教学设计第一篇:人造卫星宇宙速度教学设计第五节人造卫星宇宙速度教学设计一、教学过程设计:教师通过讲解、分析、介绍人造卫星的运动规律及相关的航天知识。
让学生通过讨论,阅读相关的材料扩大知识面,通过例题的分析扩大知识面,通过例题的分析巩固知识。
二、教学目标知识目标1.简述人造卫星的有关发射、运行的知识2.简述三个宇宙速度的含义,推导第一宇宙速度能力目标有对所学知识进行转化的能力情感目标1.通过学习我国航天技术的发展水平,激发学习科学知识的热情,培养民族自豪感.2.通过对天体运动轨迹的描绘展示了物理图像的形式美.三、重点难点重点:卫星运行的速度、周期、加速度难点:卫星运动的速度和卫星发射速度的区别四、教学方法教师通过讲解,分析,介绍人造卫星的运动规律及相关的航天知识。
学生通过讨论,阅读相关的材料扩大知识面,通过立体的分析巩固知识。
五、课时安排 1课时六、教具媒体:多媒体电脑七、教学步骤(一)引入新课在科学技术欠发达的古代,“嫦娥奔月”只能是美丽的传说。
1957年10月4日,前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星,从而开创人类的航天新纪元;1961年4月12日,前苏联成功地发射了第一艘“东方号”载人飞船,尤里·加加林成为人类第一位航天员,揭开了人类进入太空的序幕;1969年7月20日,美国航天员阿姆特朗和奥尔德林驾驶“阿波罗”11号飞船的登陆舱降落在月球赤道附近的静海区,首次实现了人类登上月球的理想……人类进入了航天时代。
这节课我们就来学习人造地球卫星方面的基本知识。
【板书】§6.5 人造卫星宇宙速度(二)新课讲授离地面一定高度的物体以一定的初速度水平射出,由于重力作用,物体将做平抛运动即最终要落回地面。
但如果射出的速度增加,会发生什么情况呢?【板书】一、人造地球卫星演示牛顿设想原理图。
由于抛出速度不同,物体的落点也不同。
当抛出速度达到一定大小,物体就不会落回地面,而是在引力作用下绕地球旋转,成为绕地球运动的人造卫星。
高中物理-高三人造卫星宇宙速度教案【教学内容】人造卫星宇宙速度【教学目标】1.了解人造卫星的概念和应用。
2.掌握引力场和引力中心的概念。
3.掌握人造卫星的宇宙速度公式及其推导。
4.能够解决物理实际问题,如计算一个太阳同步卫星所需的宇宙速度。
【教学重点】掌握人造卫星的宇宙速度公式及其推导。
【教学难点】解决物理实际问题,如计算一个太阳同步卫星所需的宇宙速度。
【教学方法】讲授结合实例分析,归纳法,启发式教学。
【教学过程】一、导入(5分钟)教师通过向学生介绍美国的早期卫星发射活动,向学生展示人类的探索精神,并引入本堂课的内容。
二、讲解卫星的概念和应用(5分钟)教师简要介绍卫星的概念和应用,让学生了解卫星技术在现代通讯和空间探索中扮演的重要角色。
三、引力场和引力中心的概念(10分钟)教师通过引力场和引力中心的研究,让学生了解万有引力定律对于卫星轨道运动的重要性。
四、讲解卫星的宇宙速度公式及其推导(20分钟)1.教师讲解卫星的宇宙速度公式V=sqrt(GM/r),其中V为宇宙速度,G为万有引力常数,M为行星或恒星的质量,r为半径。
2.教师通过式子的推导,讲解卫星的宇宙速度是如何与高度和质量有关的,并结合实例进行分析。
五、实例分析(10分钟)教师通过让学生计算一个太阳同步卫星所需的宇宙速度,让学生应用所学知识,解决物理实际问题。
六、练习(10分钟)教师要求学生在课堂上完成若干练习,以巩固所学知识。
七、小结(5分钟)教师对本堂课所学内容进行简要总结,并强调本堂课的重点和难点。
【教学反思】本次授课通过讲解卫星的概念和应用、引力场和引力中心的概念、卫星的宇宙速度公式及其推导、实例分析等环节,让学生了解并掌握卫星的宇宙速度公式及其在物理实际问题中的应用。
教师注重实践和实用,让学生在课堂上能够独立解决物理实际问题,提高了学生的探究能力和应用能力。
人造卫星宇宙速度(说课教案)下面我从教材和学情、教法和学法、教学程序设计、板书及时间安排四方面来说说这节课。
一对教材和学情的分析1、对教材的分析(1) 说课内容:高中物理第一册第六章第五节人造卫星宇宙速度(2) 本节课在教材中的地位、作用和意义:在知道了万有引力提供向心力这一基本力学关系的基础上来学习人造卫星宇宙速度的相关知识,就物理知识本身的学习并不困难,但这一节课的学习能大大激发学生学习物理的兴趣,并会消除学生对宇宙的神秘感,促使他们继续学习。
(3) 本节课的重点和难点:重点:卫星运行的速度、周期、加速度及相互关系难点: 卫星运动的速度和卫星发射速度的区别(4)教学目标:知识目标:1.理解牛顿著作中所描绘的人造卫星的原理图,知道天体运动中的向心力是由万有引力提供的.2.了解人造卫星的有关知识,正确理解人造卫星做圆周运动时各物理量之间的关系3.知道三个宇宙速度的含义,根据万有引力定律公式和向心力公式会推导第一宇宙速度(实质是牛顿第二定律的应用)4.简单了解人造卫星发射基本原理和一点同步卫星的知识,了解人造卫星在科技各个方面的作用(并提供给学生相关网站)能力目标:通过课件虚拟情境,动态演示,使学生直观理解卫星原理,能够猜测、分析、推理物理现象和过程。
通过大量的卫星图片、网络信息,激发学生课堂学习兴趣;并提供给学生课下拓展学习的平台。
使学生能够在条件允许的情况下主动、自主的学习。
情感目标:通过本课学习并通过简单介绍我国航天技术的发展水平,激发他们学习科学知识的热情,培养他们的民族自豪感.2、对学生情况的分析我一向主张应该"以学生为中心来认识教材"而不是"以教材为中心来认识学生"所以备课必须要分析学生,根据学生的实际需要来处理教材,让课堂围绕学生转。
学生的现状和困难:学生对宇宙充满神秘感和兴趣,但缺乏太多的感性认识。
希望了解更多的航天知识。
二、教材处理、教学方法和教学手段的选择、学法指导:1、俗话说,“教无成法,但教要得法”这一课常规的处理方法更多的是教师的讲解和介绍,枯燥且学生缺乏感性认识。
物理教案-人造卫星宇宙速度一、教学目标1.了解人造卫星的发射原理及宇宙速度的概念。
2.掌握第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的计算方法。
3.培养学生的观察能力、分析能力和解决问题的能力。
二、教学重难点1.教学重点:人造卫星的发射原理,宇宙速度的计算方法。
2.教学难点:宇宙速度的推导过程。
三、教学准备1.教具:多媒体设备、PPT、黑板、粉笔。
2.学具:计算器、笔记本、文具。
四、教学过程第一环节:导入1.利用多媒体展示人造卫星的图片,引导学生关注人造卫星的发射。
2.提问:同学们,你们知道人造卫星是如何发射的吗?它和宇宙速度有什么关系?第二环节:探究人造卫星的发射原理1.讲解人造卫星的发射原理,引导学生了解卫星发射的基本过程。
2.展示卫星发射动画,帮助学生形象地理解发射原理。
3.提问:人造卫星发射过程中,为什么需要达到一定的速度?第三环节:讲解宇宙速度的概念1.介绍宇宙速度的定义,引导学生了解宇宙速度的三个级别。
2.分别解释第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的概念。
3.展示宇宙速度的计算公式,引导学生掌握计算方法。
第四环节:推导宇宙速度1.利用物理公式推导第一宇宙速度,引导学生理解推导过程。
2.讲解第二宇宙速度和第三宇宙速度的推导过程,帮助学生掌握推导方法。
3.提问:同学们,你们能根据推导过程,自己尝试推导出第二宇宙速度和第三宇宙速度吗?第五环节:实例分析1.给出实例,引导学生运用所学知识解决实际问题。
2.讲解实例的解题过程,帮助学生巩固所学知识。
3.提问:同学们,你们还能举出其他关于宇宙速度的应用实例吗?第六环节:课堂小结2.强调宇宙速度在实际应用中的重要性,激发学生的学习兴趣。
3.提问:同学们,你们对本节课的内容有什么疑问或收获?五、作业布置1.复习本节课所学内容,巩固宇宙速度的计算方法。
2.完成课后练习,提高解题能力。
3.深入了解人造卫星的发射过程,拓展知识面。
六、教学反思1.本节课通过引导学生探究人造卫星的发射原理和宇宙速度的计算方法,使学生掌握了相关知识点。
一、教学目标1. 让学生了解并掌握第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的概念。
2. 使学生理解宇宙速度在人造卫星发射中的应用。
3. 培养学生的空间想象能力和科学思维。
二、教学内容1. 第一宇宙速度:物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。
2. 第二宇宙速度:物体挣脱地球引力束缚,进入近地轨道的速度。
3. 第三宇宙速度:物体挣脱太阳引力束缚,进入太阳系外的速度。
4. 人造卫星的发射及轨道类型。
三、教学重点与难点1. 教学重点:第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的概念及应用。
2. 教学难点:人造卫星发射原理及轨道计算。
四、教学方法1. 采用讲授法,讲解宇宙速度的定义和应用。
2. 利用多媒体演示,展示人造卫星发射过程和轨道类型。
3. 引导学生进行小组讨论,探讨宇宙速度在实际应用中的意义。
五、教学步骤1. 引入新课:通过提问方式引导学生回顾地球表面的物体运动,引出宇宙速度的概念。
2. 讲解第一宇宙速度:阐述物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度,让学生理解第一宇宙速度的重要性。
3. 讲解第二宇宙速度:解释物体挣脱地球引力束缚,进入近地轨道的速度,引导学生认识到第二宇宙速度与人造卫星发射的关系。
4. 讲解第三宇宙速度:阐述物体挣脱太阳引力束缚,进入太阳系外的速度,让学生了解第三宇宙速度的意义。
5. 课堂小结:总结本节课所学内容,强调宇宙速度在人造卫星发射中的应用。
6. 布置作业:设计一些有关宇宙速度的应用题,让学生课后思考和练习。
六、教学内容1. 人造卫星的发射原理:火箭推进原理、发射窗口的选择。
2. 卫星轨道类型:低地球轨道、中地球轨道、高地球轨道、太阳同步轨道。
3. 宇宙速度在卫星发射中的应用:卫星轨道设计、发射能量计算。
七、教学重点与难点1. 教学重点:人造卫星发射原理、卫星轨道类型及宇宙速度在发射中的应用。
2. 教学难点:卫星轨道设计、发射能量计算。
八、教学方法1. 采用案例分析法,讲解人造卫星发射实例。
物理教案-人造卫星宇宙速度一、教学目标1. 让学生了解人造卫星的基本概念及其在宇宙中的作用。
2. 使学生掌握宇宙速度的定义及其计算方法。
3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 人造卫星的基本概念:卫星的定义、人造卫星的分类及其应用。
2. 宇宙速度的定义及其计算公式:第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度。
3. 人造卫星发射原理:卫星发射过程、火箭推进原理。
三、教学重点与难点1. 教学重点:人造卫星的基本概念、宇宙速度的定义及其计算方法。
2. 教学难点:宇宙速度的计算公式的应用、人造卫星发射原理。
四、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生主动探究人造卫星及其宇宙速度的相关知识。
2. 利用多媒体课件,展示人造卫星发射过程,增强学生对知识点的理解。
3. 案例分析法,分析实际卫星发射案例,培养学生解决实际问题的能力。
五、教学步骤1. 导入新课:简要介绍人造卫星的基本概念,引发学生兴趣。
2. 讲解人造卫星的基本概念:卫星的定义、人造卫星的分类及其应用。
3. 引入宇宙速度的概念:第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度。
4. 讲解宇宙速度的计算方法:运用物理公式进行计算。
5. 分析人造卫星发射原理:卫星发射过程、火箭推进原理。
6. 案例分析:分析实际卫星发射案例,引导学生运用所学知识解决实际问题。
7. 课堂小结:回顾本节课所学内容,巩固知识点。
8. 布置作业:布置相关练习题,巩固所学知识。
六、教学评估1. 课堂问答:通过提问方式检查学生对人造卫星基本概念的理解。
2. 练习题:布置相关的练习题,让学生运用宇宙速度的计算方法进行计算。
3. 小组讨论:让学生分组讨论卫星发射案例,检验学生解决实际问题的能力。
七、教学拓展1. 介绍人造卫星在通信、导航、地球观测等领域的应用。
2. 探讨宇宙速度在航天工程中的重要性。
3. 介绍我国人造卫星发射的历史和现状。
八、教学资源1. 多媒体课件:展示人造卫星发射过程、宇宙速度的计算方法等。
一、教学目标1. 让学生了解人造卫星的发射原理及其运行机制。
2. 掌握第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的概念。
3. 能够运用宇宙速度的公式进行简单计算。
4. 培养学生对物理学科的兴趣和探索精神。
二、教学内容1. 人造卫星的发射原理2. 第一宇宙速度的概念及其计算3. 第二宇宙速度的概念及其计算4. 第三宇宙速度的概念及其计算5. 宇宙速度在实际应用中的意义三、教学重点与难点1. 教学重点:人造卫星的发射原理,第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的概念及其计算。
2. 教学难点:宇宙速度公式的运用和理解。
四、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法,引导学生思考和探索。
2. 使用多媒体课件,辅助讲解和展示相关概念和图像。
3. 结合实际案例,让学生了解宇宙速度在现实中的应用。
五、教学准备1. 多媒体课件2. 教学素材(相关图片、视频等)3. 黑板、粉笔4. 计算器六、教学过程1. 导入新课:通过展示人造卫星发射的壮观视频,激发学生的兴趣,引出本节课的主题。
2. 讲解人造卫星的发射原理:介绍火箭升空的过程,讲解卫星如何进入预定轨道。
3. 引入第一宇宙速度:解释第一宇宙速度的概念,展示地球同步轨道和近地轨道的图像,让学生直观地理解。
4. 讲解第一宇宙速度的计算:给出第一宇宙速度的公式,讲解各个参数的含义,并通过示例进行计算。
5. 练习与讨论:让学生分组进行练习,计算不同轨道上的第一宇宙速度,并进行讨论。
6. 引入第二宇宙速度和第三宇宙速度:讲解第二宇宙速度和第三宇宙速度的概念,展示太阳系内行星的运动图像,引导学生理解。
7. 讲解第二宇宙速度和第三宇宙速度的计算:给出第二宇宙速度和第三宇宙速度的公式,讲解各个参数的含义,并通过示例进行计算。
8. 练习与讨论:让学生分组进行练习,计算不同行星上的第二宇宙速度和第三宇宙速度,并进行讨论。
9. 宇宙速度在实际应用中的意义:介绍宇宙速度在航天技术中的应用,如卫星通信、导航等。
人造卫星宇宙速度物理教案一、教学目标1. 让学生了解人造卫星的基本概念,知道人造卫星的发射和运行原理。
2. 掌握第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的定义及意义。
3. 能够运用宇宙速度的概念解决实际问题,提高学生的科学思维能力。
4. 培养学生对航天事业的兴趣和热爱科学的精神。
二、教学内容1. 人造卫星的基本概念:卫星的定义、分类及人造卫星的特点。
2. 人造卫星的发射原理:火箭推进、地球引力作用。
3. 第一宇宙速度:定义、计算方法及意义。
4. 第二宇宙速度:定义、计算方法及意义。
5. 第三宇宙速度:定义、计算方法及意义。
三、教学重点与难点1. 教学重点:人造卫星的基本概念、发射原理、宇宙速度的定义及计算方法。
2. 教学难点:宇宙速度的物理意义及应用。
四、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生思考和探索人造卫星及宇宙速度的相关问题。
2. 利用多媒体辅助教学,展示人造卫星发射和运行的动画,增强学生的直观感受。
3. 实例分析法,通过具体案例让学生了解宇宙速度在实际中的应用。
4. 小组讨论法,培养学生的合作精神和团队意识。
五、教学过程1. 导入新课:简要介绍人造卫星的基本概念,激发学生的兴趣。
2. 讲授人造卫星的发射原理,引导学生理解火箭推进和地球引力的作用。
3. 讲解第一宇宙速度的概念、计算方法及意义,让学生掌握基本知识。
4. 讲解第二宇宙速度和第三宇宙速度的概念、计算方法及意义,与第一宇宙速度进行对比,帮助学生理解和记忆。
5. 利用多媒体展示人造卫星发射和运行的动画,让学生直观感受宇宙速度的作用。
6. 实例分析:以我国航天事业为例,介绍宇宙速度在实际中的应用。
7. 小组讨论:让学生围绕宇宙速度的应用展开讨论,培养学生的合作精神和团队意识。
8. 总结本节课的主要内容,强调宇宙速度在航天事业中的重要性。
9. 布置作业:让学生运用宇宙速度的知识解决实际问题,提高学生的科学思维能力。
10. 课后反思:对课堂教学进行总结,针对学生的掌握情况提出改进措施。
4.人造卫星宇宙速度【教学目标】1.知识与技能(1)简单了解航天发展史,了解人造卫星的有关知识(2)分析人造卫星的运动规律,能用所学知识求解卫星基本问题。
(3)掌握三个宇宙速度的物理意义,会推导第一宇宙速度2.过程与方法(1)培养学生在处理实际问题时,如何构建物理模型的能力(42)学习科学的思维方法,培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。
3.情感态度与价值观介绍世界及我国航天事业的发展现状,激发学习科学,热爱科学的激情,增强民族自信心和自豪感。
【教学重点】1、对宇宙速度的理解,第一宇宙速度的推导。
2、根据万有引力提供人造卫星做圆周运动的向心力的进行相关计算【教学难点】对运行速度及发射速度的理解与区分。
学习本节要注意抓住人造卫星运动特点,结合圆周运动知识及万有引力定律进行综合分析。
【教学方法】把握几个典型问题,掌握解决问题的一般方法【教学过程】第一课时一、引入课题仰望星空,浩瀚的宇宙苍穹给人以无限遐想,千百年来,人类一直向往能插上翅膀飞出地球,去探索宇宙的奥秘,李白的“俱怀逸兴壮思飞,欲上青天揽明月”是怎样的一种豪情?到今天这一梦想实现了吗?世界上第一颗人造卫星的发射,揭开了人类探索宇宙的新篇章。
二、新课1.简介人造卫星的发展史世界上第一颗人造卫星是哪一年由哪一国家发射的?我国哪一年发射了自己的人造卫星?迄今我国共发射了多少颗人造卫星?(从1970年4月24日东方红一号的成功发射,到2007年10月24日嫦娥一号发射,我国发射人造卫星和其他探测器60多个,他们分别在通信,气象,探测,导航等多个领域发挥着重要作用)通过展示图片介绍我国发射人造卫星的基本情况,包括数量,种类,用途。
2.人造卫星的规律(1)定性分析人造卫星的运行规律问:现在我们地球上空有这么多卫星,他们运行的速度一样吗?他们是怎样被发射升空的?观察:我国目前发射的部分卫星的运行规律的数据(见下表):思考:(1)不同卫星的其运行轨道相同吗?(2)不同的卫星运行时有什么规律?(3)你能试着用你学过的知识解释为什么有这样的规律吗?教师引导学生讨论发现规律:①轨迹:椭圆,有的近似为圆。
2011高三物理一轮复习教学案(32)--宇宙航行【要点点拨】1.第一宇宙速度7.9km/s 是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度,而如人造卫星绕地球做匀速圆周运动的半径越大,则所需的线速度相应越小。
2.若实际发射卫星的的速度大于7.9km/s 且小于11.2km/s ,则卫星绕地球做椭圆运动。
卫星如做椭圆运动,它在各点的速度大小是不同的由rGM v =可粗略看出,r 变大时,v 变小。
3.在求解有关人造卫星的的习题时,一定要注意卫星离地面高度与卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径是两个不同的概念。
4.第二、第三宇宙速度虽然数值上比第一宇宙速度大不多,但要达到这一速度是相当困难的。
【解题思路】1. 用万有引力定律处理天体问题,主要有两条解题思路:(1)在地面附近把万有引力看成等于物体受的重力,即mg F =引,主要用于计算涉及重力加速度的问题;(2)把天体的运动看成是匀速圆周运动,且向心引F F =,主要用于计算天体质量、密度以及讨论卫星的速度、角速度、周期随轨道的变化而变化等问题。
2. 地面上物体的重力是由于地球对物体的万有引力引起的,但一般情况下这两者并不相等,因为地面上物体随地球自转的向心力也由万有引力的一个分力提供,不过这一分力却较小,实际计算中常常忽略。
3. 人造卫星中的物体所受地球的万有引力全部提供卫星作圆周运动的向心力,因此卫星内部的物体处于完全失重状态。
【学习目标】1.了解卫星的发射运行等情况.2.了解飞船飞入太空的情况.3.知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度.【自主学习】一、宇宙速度1、人造地球卫星在地面附近绕地球做圆规道运行时,速度为0v ,如果将它发射至半径为二倍地球半径的高空轨道,那么它的运行速度是=v _0v 。
2、两颗人造地球卫星A 和B 的质量比2:1:=B A m m ,轨道半径之比3:1:=B A r r ,某一时刻它们的连线通过地心,则此时它们的线速度之比=B A v v :_,向心加速度之比=B A a a :_ ,向心力之比=B A F F : _。
第六课时 人造卫星 宇宙速度
【教学要求】
1.知道人造卫星运行的规律,了解各种卫星的特点;
2.理解三个宇宙速度的物理意义。
【知识再现】
一、人造地球卫星 1.原理
当物体的速度足够大时,物体绕地球运动,这样的物体就成为人造地球卫星 2.运行规律
人造地球卫星的轨道是以地球球心为圆心(或焦点)的圆(或椭圆)轨道,一般认为是圆形轨道。
提供卫星做匀速圆周运动的向心力就是地球对卫星的万有引力。
由于F 引=F 向 所以,G 2
r Mm =mv 2
/r
(1)线速度v v=r
GM ,v 随r 的增大而减小,
r=R 地时,v max 。
(2)角速度ω ω=r
v =
3
r GM ,ω随r 的增大而减小,r=R 地时,ωmax 。
(3)周期T T=2π/ω=2πGM
r 3,T 随r 的增大而增大,r=R 地时,T min 。
二、三大宇宙速度
1.第一宇宙速度:就是指人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度,即r=R 地
时,v=R
GM =7.9km/s
说明:注意区别发射速度和运行速度 2.第二宇宙速度:v=11.2km/s 3.第三宇宙速度:v=16.7km/s 三、地球同步卫星
所谓地球同步卫星,是指相对于地面静止不动的卫星。
卫星绕地球做匀速圆周运动时靠地球对它的万有引力充当向心力,地球对卫星的万有引力指向地心,因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合,而这样的轨道有多种,其中比较特殊的有:
(1)赤道轨道:与赤道共面; (2)极地轨道:通过两极点上空;
当然也应存在着与赤道平面成某一角度的圆轨道,只要圆周的圆心在地心,就可能为卫星绕地球运行的圆轨道。
【应用1】发射地球同步卫星时,
先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同
步圆轨道3,轨道1、2相切于Q 点,轨道2、3相切于P 点,如图20所示。
则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是( ) A .卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B .卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度
C .卫星在轨道1上经过Q 点时的加速度大于它在轨道2上经过Q 点时的加速度
D .卫星在轨道2上经过P 点时的加速度等于它在轨道3上经过P 点时的加速度
G 2
r Mm =mv 2/r 得v=r
GM ,因为r 3>r 1,
所以v 3<v 1;由G 2r Mm =m ω2r 得ω=3
r GM ,因
为r 3>r 1,所以ω3<
ω1。
卫星在轨道l 上经Q 点时的加速度为地球引力产生的加速度,而在轨道2上经过Q 点时,也只有地球引力产生加速度,故应相等。
同理,卫星在轨道2上经过P 点时的加速度等于它在轨道3上经过P 点时的加速度。
故正确答案为BD 。
重点突破
考点剖析
在分析卫星在轨道2上经过P 点和
Q 点时的加速度不能用a=v 2
/r 来讨论,因为它不是匀速圆周运动。
地球同步卫星特点有“五定”,即定周期(运动周期与地球自转周期相同,T=24h ),定轨道平面(所有地球同步卫星的轨道平面在赤道平面内);定高度(离地高度36000km ,约5.6R 地);定速度(运转速度为3.1×103m/s );定点(每颗同步卫星都定点在世界卫星组织规定位置上)。
【应用2】(08扬州三校联考)地球同步卫星离地
心距离为r ,运行速率为v 1,加速度为a 1,地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a 2,第一宇宙速度为v 2,地球的半径为R ,则( ) A .v 1 / v 2=r / R B .a 1 / a 2=r / R C .a
/ a 2=( R / r )2 D .v 1 / v 2=(r / R)-1/2
同步卫星与地球赤道上的物体均做匀速圆
周运动,对同步卫星来说是万有引力提供向心力,即有G 2
r Mm =ma 1;而对地球赤道上的物体来说,
物体随地球自转的向心力只是万有引力的一个极小的分力,另一个分力是重力,即有G 2R Mm =ma 2+mg ,故不能用G 2
r Mm =ma 2来分析
两者向心加速度的关系。
注意到两者圆周运动的角速度相同,由a=ω2r ∝r 有a 1 / a 2=r / R . 同步卫星与在地面附近绕地球运行的卫星,都是万有引力提供向心力,可由公式G 2
r
Mm =mv 2/r
得v=r
GM
∝r
1
,则v 1 / v 2
=
r
R
该类题求解的时候特别要注意:
研究对象是地面上随地球一起自转的物体,还是绕
卫星发射时,在加速上升的过程中,以及卫星
从外空间进入大气层向下降落的减速运动过程中都具有向上的加速度,这时发生超重现象;卫星进入轨道以后,由于万有引力全部用来产生向心加速度,因而卫星及卫星中的物体都处于完全失重状态。
【例1】某物体在地面上受重力为160N ,将它置
于卫星中,卫星以a=g/2的加速度上升过程中,当物体与卫星中水平支持面的压力为90N 时,求此时卫星离地心的距离。
已知R 地=6.4×103km(g 取10 m/s 2)
G=mg 得m=16kg 设卫星绕地球运行的
加速度为g ′由牛顿第二定律知: F N -mg ′=ma 则g ′=5/8m/s 2
又G 2
r Mm =mg ′而GM=gR 2
4该类问题处理思路:先根据卫星
的运动状态确定卫星所在处的重力加速度,然后利不同的卫星环绕速度一般不同,这样在环绕的过程中就会出现相距最近和相距最远两种现象。
【例2】(08届唐山市重点中学高考模拟卷)一颗
在赤道上空运行的人造卫星,其轨道半径为r=2R (R 为地球半径),卫星的运转方向与地球自转方向相同. 已知地球自转的角速度为ω0,地球表面处的重力加速度为g 。
求:
(1)该卫星绕地球转动的角速度ω;
(2)该卫星相邻两次经过赤道上同一建筑物正上方的时间间隔△t 。
1)地球对卫星的万有引力提供卫星作匀
速圆周运动的向心力,设地球质量为M ,卫星质量为m ,有:G 2
r Mm =m ω2
r
设地球表面有一个质量为m '物体, 有: m 'g =G
2
Mm R '
方法探究
把r=2R 代入,可得:R
g 8=
ω (2)卫星下次通过该建筑物上方时,卫星比地球多转2π弧度,所需时间:
02ωωπ
-=
t 082ωπ-=
R
g
两卫星轨道半径不同,环绕的角
速度不一样,轨道半径越小,环绕的角速度越大。
卫星的运动还常与光学、能量问题综合。
【例3】某颗地球同步卫星正下方的地球表面上
有一观察者,他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星,试问:春分那天(太阳光直射赤道)在日落后12 h 内有多少时间该观察者看不见此卫星?已知地球的半径为R ,地球表面处的重力加速度为g ,地球自转的周期为T ,不考虑大气对光的折射。
t .用m 、M 分别表示卫星
r 表示卫星到地心的距离。
有G 2
r Mm =mr(2π/T)2
春分时,太阳光直射地球赤道,如右图所示,图中E 表示赤道,S 表示卫星,A 表示观察者,O 表示地心.由图可看出当卫
星S 绕地心0转到图示位置以后(设地球自转是沿图中逆时针方向),其正下方的观察者将看不见它,据此再考虑到对称性,有
由以上各式可得:
答案:
卫星的运动与光学知识结合时,
要利用光学知识画出平面图,从几何图形中找出卫
星的轨道半径与中心天体的半径关系,从而使问题得到求解。
1.关于人造地球卫星,下述说法正确的是( ) A.人造地球卫星只能绕地心做圆周运动,而不一定绕地轴做匀速圆周运动
B.在地球周围做匀速圆周运动的人造地球卫星,其线速度大小都必然大于7.9 km/s
C.在地球周围做匀速圆周运动的人造地球卫星,其线速度不能大于7.9 km/s
D.在地球周围做匀速圆周运动的人造地球卫星,如其空间存在稀薄的空气,受空气阻力作用,其速度—定越来越小
2.假设站在赤道某地的人,恰能在日落后4小时的时候,观察到一颗自己头顶上空被阳光照亮的人造地球卫星,若该卫星在赤道所在平面内做匀速圆周运动,又已知地球的同步卫星绕地球运行的轨道半径约为地球半径的6.6倍,试估算此人造地球卫星绕地球运行的周期为多少小时?(结果保留两位有效数字)
3.(08北京四中第一学期期中测验)2003年10月15日,我国成功地发射了“神州”五号载人宇宙飞船。
发射飞船的火箭全长58.3m ,起飞时总质量M 0=479.8t (吨)。
发射的初始阶段,火箭竖直升空,航天员杨利伟有较强的超重感,仪器显示他对仓座的最大压力达到体重的5倍。
飞船进入轨道后,21h 内环绕地球飞行了14圈。
将飞船运行的轨道简化为圆形,地球表面的重力加速度g 取10m/s 2。
(1)求发射的初始阶段(假设火箭总质量不变),
火箭受到的最大推力;
(2)若飞船做圆周运动的周期用T 表示,地球半径用R 表示。
请推导出飞船圆轨道离地面高度的表达式。
答案:1、A C 2、4.0h 3、(1)2.4×107
N ;
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