⑴近地卫星。

   近地卫星的轨道半径r可以近似地认为等于地球半径R,由式②可得其线速度大小为v1=7.9×103m/s;由式③可得其周期为T=5.06×103s=84min。由②、③式可知,它们分别是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的最大线速度和最小周期。

   神舟号飞船的运行轨道离地面的高度为340km,线速度约7.6km/s,周期约90min。

   ⑵同步卫星。

“同步”的含义就是和地球保持相对静止,所以其周期等于地球自转周期,即T=24h。由式G=m= m(r+h)可得,同步卫星离地面高度为  h=-r=3·58×107 m即其轨道半径是唯一确定的离地面的高度h=3.6×104km,而且该轨道必须在地球赤道的正上方,运转方向必须跟地球自转方向一致即由西向东。如果仅与地球自转周期相同而不定点于赤道上空,该卫星就不能与地面保持相对静止。因为卫星轨道所在平面必然和地球绕日公转轨道平面重合,同步卫星的线速度  v==3.07×103m/s 

通讯卫星可以实现全球的电视转播,从图可知,如果能发射三颗相对地面静止的卫星(即同步卫星)并相互联网,即可覆盖全球的每个角落。由于通讯卫星都必须位于赤道上空3.6×107m处,各卫星之间又不能相距太近,所以,通讯卫星的总数是有限的。设想在赤道所在平面内,以地球中心为圆心隔50放置一颗通讯卫星,全球通讯卫星的总数应为72个。

   原理:天体对它的卫星(或行星)的引力就是卫星绕天体做匀速圆周运动的向心力.

   G=mr,由此可得:M=;ρ===(R为行星的半径)

由上式可知,只要用实验方法测出卫星做圆周运动的半径r及运行周期T,就可以算出天体的质量M.若知道行星的半径则可得行星的密度

散      专题:人造天体(卫星)的运动

万有引力及应用:与牛二及运动学公式

1思路(基本方法):卫星或天体的运动看成匀速圆周运动,   F心=F万 (类似原子模型)

处理人造天体问题的基本思路

 由于运行中的人造天体,万有引力全部提供人造地球卫星绕地球做圆周运动的向心力,因此所有的人造地球卫星的轨道圆心都在地心.解关于人造卫星问题的基本思路:

①视为匀速圆周运动处理;

②万有引力充当向心力;

③根据已知条件选择向心加速度的表达式便于计算;

④利用代换式gR2=GM推导化简运算过程。

注意:①人造卫星的轨道半径与它的高度不同. 

②离地面不同高度,重力加速度不同,

说明:可以看出,绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的轨道半径r、线速度大小v和周期T是一一对应的,其中一个量确定后,另外两个量也就唯一确定了。离地面越高的人造卫星,线速度越小而周期越大。

2方法:F引=G= F心= ma心= m2 R= mm4n2 R 

地面附近:G= mg GM=gR2 (黄金代换式)

轨道上正常转:G= m   [讨论(v或EK)与r关系,r最小时为地球半径,

v第一宇宙=7.9km/s (最大的运行速度、最小的发射速度);T最小=84.8min=1.4h]

G=mr = m  M=  T2=

(M=V球=r3) s球面=4r2  s=r2 (光的垂直有效面接收,球体推进辐射) s球冠=2Rh

3理解近地卫星:来历、意义  万有引力≈重力=向心力、 r最小时为地球半径、

最大的运行速度=v第一宇宙=7.9km/s (最小的发射速度);T最小=84.8min=1.4h

4同步卫星几个一定:三颗可实现全球通讯(南北极有盲区)

轨道为赤道平面  T=24h=86400s  离地高h=3.56x104km(为地球半径的5.6倍) 

V=3.08km/s﹤V第一宇宙=7.9km/s   w=15o/h(地理上时区)  a=0.23m/s2

5运行速度与发射速度的区别

6卫星的能量:(类似原子模型)

r增v减小(EK减小<Ep增加),所以 E总增加;需克服引力做功越多,地面上需要的发射速度越大

7. 应该熟记常识:地球公转周期1年, 自转周期1天=24小时=86400s, 地球表面半径6.4x103km  表面重力加速度g=9.8 m/s2 月球公转周期30天

知识简析    一、卫星的绕行角速度、周期与高度的关系

(1)由,得,∴当h↑,v↓

(2)由G=mω2(r+h),得ω=,∴当h↑,ω↓

(3)由G,得T= ∴当h↑,T↑

3..离心现象

离心运动的条件: 提供给物体做圆周运动的向心力不足或消失。(离心运动两种现象)
①   当F合= 0时,物体沿切线方向飞出。
②   当F合<mω2r或F合<m时,物体逐渐远离圆心。
 
离心现的实例: 用提供的力与需要的向心力的关系角度解释离心现象
应用:雨伞、链球、洗衣机脱水筒脱水、离心分离器、离心干燥器、离心测速计等
防止:汽车转弯时的限速;高速旋转的飞轮、砂轮的限速和防护
 
 
离心运动概念:做匀速圆周运动的物体,在所受合力突然消失或者不足于提供圆周运动的所需的向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动,这种运动称作为离心运动.
 
 

离心运动的应用和防止措施:
应用:增大线速度v或角速度ω;减小提供的向心力F供
防止:减小线速度v、角速度ω或转速;增加提供做圆周运动所需的向心力F供
 
 

(1)离心运动的概念:做匀速圆周运动的物体,在所受合力突然消失或者不足于提供圆周运动的所需的向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动,这种运动称作为离心运动.

注意:离心运动的原因是合力突然消失,或不足以提供向心力,而不是物体又受到什么“离心力”.

(2)离心运动的条件:提供给物体做圆周运动的向心力不足或消失。F获<F需

离心运动的两种情况:

①当产生向心力的合外力突然消失,物体便沿所在位置的切线方向飞出。

②当产生向心力的合外力不完全消失,而只是小于所需要的向心力,物体将沿切线和圆周之间的一条曲线运动,远离圆心而去。

设质点的质量为m,做圆周运动的半径为r,角速度为ω,线角速度为,向心力为F,如图所示  

           F=0 (离心运动)

O        

        F<mω2r    F= mω2r

(离心运动)

(3)对离心运动的理解:

当F=mω2r或时,物体做匀速圆周运动。

当F = 0时,物体沿切线方向飞出做直线运动。    (离心运动)

当F<mω2r或时,物体逐渐远离圆心运动。  (离心运动)

当F>mω2r或时,物体逐渐靠近圆心的向心运动。

若所受的合外力F大于所需的向心力时,物体就会做越来越靠近圆心的“近心”运动,人造卫星或飞船返回过程就有一阶段是做“近心”运动。

(4)离心现象的本质分析  离心现象的本质--物体惯性的表现。

分析:做匀速圆周运动的物体,由于本身有惯性,总是沿着切线方向运动,只是由于向心力作用,使它不能沿切线方向飞出,而被限制着沿圆周运动。如果提供向心力的合外力突然消失,物体由于本身的惯性,将沿着切线方向运动,这也是牛顿第一定律的必然结果。如果提供向心力的合外力减小,使它不足以将物体限制在圆周上,物体将做半径变大的圆周运动。此时,物体逐渐远离圆心,但“远离”不能理解为“背离”。做离心运动的物体并非沿半径方向飞出,而是运动半径越来越大 。

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