20xx-20xx學(xué)年人教版必修2教案：第六章萬(wàn)有引力與航天第5節(jié)宇宙航行(編輯修改稿)
2025-01-14 15:44 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系外，必須使它的速度等于或大于 km/s，這個(gè)速度叫做 第三宇宙速度 。 (以大于第三宇宙速度發(fā)射的人造天體，其軌道為雙曲線 ) 從地面上發(fā)射人造天體，使它不僅能脫離地球的引力，而且還能脫離太陽(yáng)系的引力束縛，這時(shí)所需要的最小發(fā)射速度，叫第三宇宙速度， 也稱為逃逸速度。 v3＝ 三、同步衛(wèi)星簡(jiǎn)介 (向?qū)W生介紹有關(guān)衛(wèi)星的軌道問(wèn)題：讓學(xué)生畫(huà)出他認(rèn)為可能的軌道，逐一分析，得出衛(wèi)星的軌道要想穩(wěn)定，軌道必須在通過(guò)地球球心的大圓軌道內(nèi)。介紹軌道平面、軌道傾角等概念；介紹極地軌道、赤道軌道等軌道類型 ) 同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地球靜止，即始終在地球某一位置的正上方。因而，同步衛(wèi)星必須有一定的條件。 首先，衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)方向必須與地球的自轉(zhuǎn)方向一致，且和地球自轉(zhuǎn)的角速度要相同。 如圖所示，假定衛(wèi)星 m在赤道上空以外的某空間隨地球轉(zhuǎn)動(dòng)，其受力為地球?qū)λ娜f(wàn)有引力 F，將 F分解為指向地軸的分力 F1，該力作為衛(wèi)星隨地球轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力，另一分力為 F2，實(shí)際中找不到與 F2相平衡的力，所以衛(wèi)星將落向赤道平面，此時(shí)地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力全部作為向心力，所以同步衛(wèi)星只能定點(diǎn)在赤道上空。 1．地球同步衛(wèi)星的特點(diǎn) （ 1）衛(wèi)星的軌道平面與地球赤道平面重合，衛(wèi)星位于地球赤道的正上方，運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致。 （ 2）衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)的周期相同，或角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同。 【例題】已知地球半徑 R＝ 6400km，運(yùn)轉(zhuǎn)周期 T＝ 24h＝ 24 3600s，地球質(zhì)量 M＝ 1024kg，求同步衛(wèi)星的軌道高度 h？ 解析：同步衛(wèi)星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力同萬(wàn)有引力提供，根據(jù)向心力公式有： 2222 4( ) ( )()Mm πG m R h ω m R hR h T? ? ? ?? 233224G M G M Th R Rω π? ? ? ? F1 F2 F 代入數(shù)值解得： h＝ 107m。 （說(shuō)明：可以用 GM＝ R2g來(lái)計(jì)算） 2． 地球同步衛(wèi)星的“五定” 定周期（運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同）；定軌道平面（軌道平面與赤道平面重合）；定高度（離地高度為 36000km），定速度（線速度均為 103m/s）；定點(diǎn)（每顆同步衛(wèi)星都定點(diǎn)在世界衛(wèi)星組織規(guī)定的位置上）。 四、夢(mèng)想成真 探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠(yuǎn)的太空，是人類
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