2017-2018学年高中物理人教版必修2:第六章 第5节宇宙航行教案
2017-2018学年高中物理人教版必修2:第六章 第5节宇宙航行教案第3页

  时卫星的运行轨道又如何呢?

  ①当人造卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s,而小于11.2 km/s,它绕地球运动的轨迹就不是圆形,而是椭圆。②当物体的速度等于或大于11.2km/s时,卫星就会脱离地球的引力,不再绕地球运行。(此时轨道为抛物线)

  从地面上发射人造天体,要使它脱离地球的引力,不再绕地球运行,所需要的最小发射速度,叫第二宇宙速度。也叫做地面附近的脱离速度。

  =11.2 km/s

  3.第三宇宙速度

  达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。在地面附近发射一个物体,要使物体挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系外,必须使它的速度等于或大于16.7 km/s,这个速度叫做第三宇宙速度。(以大于第三宇宙速度发射的人造天体,其轨道为双曲线)

  从地面上发射人造天体,使它不仅能脱离地球的引力,而且还能脱离太阳系的引力束缚,这时所需要的最小发射速度,叫第三宇宙速度,也称为逃逸速度。

  v3=16.7km/s

  三、同步卫星简介

  (向学生介绍有关卫星的轨道问题:让学生画出他认为可能的轨道,逐一分析,得出卫星的轨道要想稳定,轨道必须在通过地球球心的大圆轨道内。介绍轨道平面、轨道倾角等概念;介绍极地轨道、赤道轨道等轨道类型)

  同步卫星是指相对于地球静止,即始终在地球某一位置的正上方。因而,同步卫星必须有一定的条件。

  首先,卫星的运动方向必须与地球的自转方向一致,且和地球自转的角速度要相同。

  如图所示,假定卫星m在赤道上空以外的某空间随地球转动,其受力为地球对它的万有引力F,将F分解为指向地轴的分力F1,该力作为卫星随地球转动的向心力,另一分力为F2,实际中找不到与F2相平衡的力,所以卫星将落向赤道平面,此时地球对卫星的万有引力全部作为向心力,所以同步卫星只能定点在赤道上空。

  1.地球同步卫星的特点

  (1)卫星的轨道平面与地球赤道平面重合,卫星位于地球赤道的正上方,运动方向与地球自转方向一致。

  (2)卫星的周期与地球自转的周期相同,或角速度与地球自转的角速度相同。

  【例题】已知地球半径R=6400km,运转周期T=24h=24×3600s,地球质量M=5.98×1024kg,求同步卫星的轨道高度h?

  解析:同步卫星作匀速圆周运动所需的向心力同万有引力提供,根据向心力公式有:

  

  

  代入数值解得:h=3.6×107m。

  (说明:可以用GM=R2g来计算)

2.地球同步卫星的"五定"