第七章 万有引力与宇宙航行 专题强化　同步卫星及其综合问题 学案（学生版+教师版）—2024年春高中物理人教版必修二

这是一份第七章 万有引力与宇宙航行 专题强化　同步卫星及其综合问题 学案（学生版+教师版）—2024年春高中物理人教版必修二，共9页。
专题强化　同步卫星及其综合问题[学习目标]　1.掌握地球同步卫星的特点(重点)。2.知道“赤道上的物体”“同步卫星”“近地卫星”的区别与联系(重难点)。一、地球同步卫星地球上空分布着许多的地球同步卫星，其中静止卫星在地面上的人看来，始终静止不动。请思考：(1)这些静止卫星是否就真的静止不动呢？(2)这些静止卫星有什么共同的特点呢？________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．地球同步卫星的四个“一定”2.主要用于________，故也称通信卫星。例1　关于地球静止卫星，下列说法正确的是(　　)A．它只能分布在赤道上空一定高度处B．已知它的质量是1.42 t，若将它的质量增为2.84 t，其同步轨道半径变为原来的2倍C．它可以绕过北京的正上方，所以我国可以利用它进行电视转播D．它运行的速度是7.9 km/s例2　(2023·盐城市第一中学校高一联考期中)我国自行研制的北斗导航系统，已全面服务交通运输、公共安全、救灾减灾、农林牧渔、城市治理等行业，是国之重器，利国利民。已知北斗导航系统中有一颗地球静止卫星，关于该卫星，下列说法中正确的是(　　)A．该卫星可能定点在南京正上空B．地球赤道上物体随地球自转的周期小于该卫星的运转周期C．该卫星要比其他近地卫星所受地球的引力大D．该卫星在运行过程中不可能撞上其他地球静止卫星二、地球同步卫星、近地卫星、赤道上的物体的比较1．地球静止卫星和赤道上物体有什么相同点和不同点？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．地球同步卫星和近地卫星有什么相同点和不同点？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________地球同步卫星、近地卫星、赤道上的物体的比较例3　(2022·湖北卷)2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。下列说法正确的是(　　)A．组合体中的货物处于超重状态B．组合体的速度大小略大于第一宇宙速度C．组合体的角速度大小比地球同步卫星的大D．组合体的加速度大小比地球同步卫星的小例4　如图所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星。三颗卫星质量相同，线速度大小分别为vA、vB、vC，角速度分别为ωA、ωB、ωC，周期分别为TA、TB、TC，向心加速度大小分别为aA、aB、aC，则(　　)A．ωA＝ωCT组合体，则r同>r组合体，又由Geq \f(Mm,r2)＝ma，则有a同vC，ωB>ωC，TBaC。故可知vB>vC>vA，ωB>ωC＝ωA，TBaC>aA，选项A正确，B、C、D错误。周期、角速度一定与地球自转周期、角速度相同，即T＝________ h高度一定卫星离地面高度h＝3.6×104 km≈6R速率一定速度大小v＝eq \f(2πR＋h,T)＝3.1 km/s加速度大小一定由于卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小an＝ω2r＝eq \f(4π2,T2)(R＋h)不变赤道上的物体近地卫星地球同步卫星向心力来源万有引力和支持力的____________________向心力方向指向________重力与万有引力的关系重力略小于万有引力重力等于万有引力线速度v1＝ω1Rv2＝eq \r(\f(GM,R))v3＝ω3(R＋h)＝eq \r(\f(GM,R＋h))v1________v3________v2(v2为第一宇宙速度)角速度ω1＝ω自ω2＝eq \r(\f(GM,R3))ω3＝ω自＝eq \r(\f(GM,R＋h3))ω1________ω3________ω2向心加速度a1＝ω12Ra2＝ω22R＝eq \f(GM,R2)a3＝ω32(R＋h)＝eq \f(GM,R＋h2)a1________a3________a2周期、角速度一定与地球自转周期、角速度相同，即T＝24 h高度一定卫星离地面高度h＝3.6×104 km≈6R速率一定速度大小v＝eq \f(2πR＋h,T)＝3.1 km/s加速度大小一定由于卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小an＝ω2r＝eq \f(4π2,T2)(R＋h)不变赤道上的物体近地卫星地球同步卫星向心力来源万有引力和支持力的合力万有引力向心力方向指向地心重力与万有引力的关系重力略小于万有引力重力等于万有引力线速度v1＝ω1Rv2＝eq \r(\f(GM,R))v3＝ω3(R＋h)＝eq \r(\f(GM,R＋h))v1