第4章 万有引力生活应用3 学案 —2020-2021学年鲁科版（2019）高一物理必修第二册

第四章 万有引力及航天 第二节 万有引力定律的应用3 班级 学号 姓名 【要点解析】： 一、人造地球卫星 1.人造地球卫星的轨道：卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力，因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道可分为三类(如图所示)： (1)赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面，卫星始终处于赤道正上方。 (2)极地轨道：卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。 (3)任意轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度。 2．人造地球卫星的运动参量与r的关系： 由Geq \f(Mm,r2)＝meq \f(v2,r)，Geq \f(Mm,r2)＝mrω2，Geq \f(Mm,r2)＝meq \f(4π2,T2)r，Geq \f(Mm,r2)＝ma可推导出： eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\co1(v＝ \r(\f(GM,r)),ω＝ \r(\f(GM,r3)),T＝ \r(\f(4π2r3,GM)),a＝G\f(M,r2))) ⇒当r增大时eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(v减小,ω减小T增大,a减小)) 人造卫星运行参量的判断方法 (1)人造卫星的a、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a、v、ω、T便确定了，当人造卫星的轨道半径r发生变化时，其a、v、ω、T都会随之改变。 (2)在处理人造卫星的a、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。　　　　 3．地球同步卫星的六个“一定” 4．近地卫星、同步卫星与赤道上物体的比较 — 近地卫星 (ω1、r1、a1) 同步卫星 (ω2、r2、a2) 赤道上随地球自转的物体(ω3、r3、a3) 向心力 万有引力 万有引力 万有引力减去重力 轨道半径 r2＞r3＝r1 角速度 ①由eq \f(GMm,r2)＝mω2r得ω＝ eq \r(\f(GM,r3))，故ω1＞ω2 ②同步卫星的角速度与地球的自转角速度相同，故ω2＝ω3 ③ω1＞ω2＝ω3 线速度 ①由eq \f(GMm,r2)＝eq \f(mv2,r)得v＝ eq \r(\f(GM,r)) ，故v1＞v2 ②由v＝rω得v2＞v3 ③