高中物理全程學(xué)習(xí)方略配套課件：32萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用粵教版必修2(編輯修改稿)
2024-12-23 15:25 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 hTRh ( ) ( )????2 73 2G M Th R 3 6 1 0 m4 ..? ? ? ?? 無(wú)論哪種地球衛(wèi)星 ,都遵守由萬(wàn)有引力定律決定的天體力學(xué)規(guī)律 .所有人造地球衛(wèi)星盡管軌道面不同 ,但都以地球的中心作為運(yùn)動(dòng)軌道的圓心 . 【 典例 3】 (2020 北京高考 )由于通訊和廣播等方面的需要 ，許多國(guó)家發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星 ， 這些衛(wèi)星的 ( ) 【 解題指導(dǎo) 】 解答本題時(shí)可按以下思路分析： 【 標(biāo)準(zhǔn)解答 】 選 A. 萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星的向心力 解得周期 環(huán)繞速度 可見(jiàn)周期相同的情況下軌道半徑必然相同， B錯(cuò) 誤；軌道半徑相同必然其環(huán)繞速度相同， D錯(cuò)誤；同步衛(wèi)星 相對(duì)于地面靜止在赤道上空，所有的同步衛(wèi)星的運(yùn)行軌道 都在赤道上空同一個(gè)圓軌道上， C錯(cuò)誤；同步衛(wèi)星的質(zhì)量可 以不同， A正確 . 222Mm 2 vG m r mr T r( ) ,??? 3rT 2 GM ,??GMvr ,?【 規(guī)律方法 】 同步衛(wèi)星及其特點(diǎn) 相對(duì)于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星 . 同步衛(wèi)星有如下特點(diǎn)： (1)同步衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致 . (2)同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同 ,T=24 h. (3)同步衛(wèi)星的運(yùn)行角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度 . (4)要與地球同步 ,衛(wèi)星的軌道平面必須與赤道平面平行 ,又 由于向心力是萬(wàn)有引力提供的 ,萬(wàn)有引力必須在軌道平面上 , 所以同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道平面上 ,即所有的同步衛(wèi) 星都在赤道的正上方 . (5)同步衛(wèi)星高度固定不變 由 得 也就是說(shuō) ,同步衛(wèi)星必須定位于赤道的正上方 ,離地面的高 度約為 104 km. ? ? 22G M m 2m R hTRh???? ( ) ( )2 43 2G MTh R 3 6 10 k m4 ..? ? ? ??(6)同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度大小一定 :設(shè)其運(yùn)行速度為 v,由于 所以 = 103 m/s. ? ?22M m vGmRhRh ,? ??2G M g RvR h R h????? ? 26679 8 6 4 10 m s6 4 10 3 6 10.. /..???? ? ?四、發(fā)射速度 、 運(yùn)行速度與宇宙速度的區(qū)別 ：是指被發(fā)射物在離開(kāi)發(fā)射裝置時(shí)的初速度 ，要發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星 ， 發(fā)射速度不能小于第一宇宙速度 . (1)若發(fā)射速度大于 km/s， 而小于 km/s,衛(wèi)星將環(huán)繞地球做橢圓軌道運(yùn)動(dòng) . (2)若發(fā)射速度大于等于 km/s 而小于 km/s， 衛(wèi)星將環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng) . (3)若發(fā)射速度大于等于 km/s， 衛(wèi)星將飛出太陽(yáng)系 . ：是指衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做勻速圓 周運(yùn)動(dòng)的線速度 ， 當(dāng)衛(wèi)星 “ 貼著 ” 地面運(yùn)行時(shí) ， 運(yùn)行速度 等于第一宇宙速度 ， 根據(jù) 可知 ， 人造衛(wèi)星距地面 越高 (即 r越大 )， 運(yùn)行速度越小 . :三個(gè)宇宙速度分別是指發(fā)射的衛(wèi)星成為近地衛(wèi) 星 、 脫離地球引力和脫離太陽(yáng)引力所需要的最小地面發(fā)射 速度 . GMvr? 設(shè)地球質(zhì)量為 M,衛(wèi)星質(zhì)量為 m,衛(wèi)星到地心的距離為 r,衛(wèi)星 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為 v,根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓第 二定律得 : 應(yīng)用近地條件 r≈R(R 為地球半徑 ),取 R=6 400 km, M=6 1024 kg,則 : 22Mm vGmrr ,?GMvr .?GMv 7 9 km sR?? . / .第一宇宙速度的另一種推導(dǎo) : 在地面附近 ,萬(wàn)有引力近似等于重力 ,此力提供衛(wèi)星做勻速 圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 .(地球半徑 R、 地面重力加速度 g已知 ) 由 得 2vm g m
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