万有引力与航天6.5.ppt

2.有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运动，已知它们的轨道半径之比r1∶r2=4∶1，求这两颗卫星的： (1)线速度之比； (2)角速度之比； (3)周期之比； (4)向心加速度之比。 人造地球卫星 2、轨道 越高越慢 当r=R地时： a向=g. 线速度v、角速度ω有极大值；周期T有极小值 卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度和半径的关系： 同步卫星 （通讯卫星） 轨道位置： 赤道上空 特定高度 运行周期： T= 24小时 主要用途：通讯 3、变轨 人造地球卫星 嫦娥一号探月卫星 太空环境 【变式训练】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( ) A.根据v= 可知,运行速度满足vAvBvC B.运转角速度满足ωAωBωC C.向心加速度满足aAaBaC D.运动一周后,A最先回到图示位置 【解析】选C。由 r大，则v小，故 vAvBvC，A错误；由 r大，则ω小， 故ωAωBωC，B错误；由 r大，则a 小，故aAaBaC，C正确；由 得， r大，则T大，故TATBTC，因此运动一周后，C最先回到图示位 置,D错误。 2.“嫦娥三号”在登月之前先在圆轨道上绕月球运行几圈，在绕月球运行过程中，设“嫦娥三号”的轨道半径为r，运行速率为v，当“嫦娥三号”在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时( ) A.r、v都将略微减小 B.r、v都将保持不变 C.r将略微减小，v将略微增大 D.r将略微增大，v将略微减小 【解析】选C。“嫦娥三号”环绕月球运行，万有引力提供向心力。当到达质量密集区时，万有引力增大，“嫦娥三号”将“向心”运动，半径将减小，速度增大，故C对。 C 【素养升华】 求解人造卫星运动问题的技巧 (1)人造卫星的an、v、ω、T由地球的质量M和卫星的轨道半径r决定,当r确定后,卫星的an、v、ω、T便确定了,与卫星的质量、形状等因素无关,当人造卫星的轨道半径r发生变化时,其an、v、ω、T都会随之改变。 (2)在处理人造卫星的an、v、ω、T与半径r的关系问题时,常用公式“gR2=GM”来替换出地球的质量M,会使问题解决起来更方便。 三、地球同步卫星 深化理解 1.概念：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星，叫作地球同步卫星，又叫作通信卫星。 2.特点： (1)确定的转动方向：和地球自转方向一致； (2)确定的周期：和地球自转周期相同，即T=24 h； (3)确定的角速度：等于地球自转的角速度； (4)确定的轨道平面：所有的同步卫星都在赤道的正上方，其轨道平面必须与赤道平面重合； (5)确定的高度：离地面高度固定不变(3.6×104 km)； (6)确定的环绕速率：线速度大小一定(3.1×103 m/s)。 【微思考】 (1)同步卫星的轨道为何必须在赤道的正上方？ 提示：同步卫星要想与地球保持同步，其运行方向就必须与地球自转方向相同，并且由于人造卫星绕地球转动时万有引力提供向心力，其轨道平面必须经过地心，故同步卫星的轨道必须在赤道的正上方。 (2)同步卫星距地面的高度h为何必须固定不变？ 提示：同步卫星要想与地球保持同步，其运行周期必须与地球 的自转周期相同，即T=24 h。由 得r=R+h= 由于G、M、T都一定，故h必须固定不变。 卫星电话信号需要通过地球同步卫星传送。如果你与同学在地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于(可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径约为3.8×105 km，运行周期约为27天，地球半径约为6 400 km，无线电信号的传播速度为3×108 m/s)( ) A.0.1 s B.0.25 s C.0.5 s D.1 s B 【解题探究】(1)月球和同步卫星的运动：它们都绕地球做 _________运动，都是_________提供向心力。 (2)无线电信号：做___________运动，往复运动的距离是 __________________。 匀速圆周 万有引力 匀速直线 同步卫星高度的2倍 【规范解答】选B。根据万有引力提供向心力： 则同步卫星的轨道半径为r卫= 代入题设已知得，r卫= 因此同步卫 星到地面的高度为L=r卫－R=4.22×1