编号：07 射洪绿然国际学校高2017届《物理必修二》学案 班级： 姓名：
§3-4-2万有引力定律拓展（一）——同步卫星、区分三种圆周运动
【学习目标】
1.认识同步卫星，能够根据万有引力定律，推导同步卫星的相关参量。 2.能够区分赤道上物体、近地卫星和同步卫星的相关参量间的联系和区别。 3.能够根据动力学知识分析卫星的变轨问题。 【重难点】
同步卫星的固定参量；区分赤道物体、近地卫星和同步卫星；卫星变轨的分析。
想一想
一、地球同步卫星及其特征：
1.地球同步卫星：始终相对地面某点静止的卫星。
2.特征：始终相对赤道上某点静止，与地球自转同步，即同步卫星绕地球的转动周期T=24h。 3.同步卫星的六个“一定”讨论：
二、近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题讨论
近地卫星、同步卫星和赤道上随地球自转的物体的三种匀速圆周运动的参量比较
例、(多选)如图所示 ，A表示地球同步卫星，B为运行轨道比A低的一颗卫星，C为地球赤道上某一高山山顶上的一个物体，两颗卫星及物体C的质量都相同，关于它们的线速度、角速度、 运行周期和所受到的万有引力的比较，下列关系式正确的是( ) A.vB＞vA＞vC B.ωA＞ωB＞ωC C.FA＞FB＞FC D.TA＝TC＞TB
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练一练
1.(多选)关于地球同步卫星，下列说法正确的是( )
A．它的周期与地球自转周期相同 B．它的周期、速度大小不一定都相同
C．我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空 D．我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空 2.卫星电话信号需要通过地球同步卫星传送。如果你与同学在地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于(可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径约为3.8×105 km，运行周期约为27天，地球半径约为6 400 km，无线电信号的传播速度为3×108 m/s)( ) A．0.1 s B．0.25 s C .0.5 s D．1 s
3.研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时。假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比( ) A．距地面的高度变大 B．向心加速度变大 C．线速度变大 D．角速度变大
4.已知地球赤道上的物体随地球自转的线速度大小为v1、向心加速度大小为a1，近地卫星线速度大小为v2、向心加速度大小为a2，地球同步卫星线速度大小为v3、向心加速度大小为a3。设近地卫星距地面高度不计，同步卫星距地面高度约为地球半径的6倍。则以下结论正确的是( ) v26A．＝
v31
v21
B．＝
v37
a149D．＝
a31
a11
C．＝
a37
5.(多选)截止到2014年2月全球定位系统GPS已运行了整整25年，是现代世界的奇迹之一。GPS全球定位系统有24颗卫星在轨运行，每个卫星的环绕周期为12小时。GPS系统的卫星与地球同步卫星相比较，下面说法正确的是( )
A．GPS系统的卫星轨道半径是地球同步卫星半径的
2倍 23B．GPS系统的卫星轨道半径是地球同步卫星半径的
2倍 2
C．GPS系统的卫星线速度是地球同步卫星线速度的2倍 3
D．GPS系统的卫星线速度是地球同步卫星线速度的2倍
6.有a、b、c、d四颗卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，b在地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，设地球自转周期为24 h，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则下列关于卫星的说法中正确的是( ) A.a的向心加速度等于重力加速度g π
B.c在4 h内转过的圆心角为 6
C.b在相同的时间内转过的弧长最长 D.d的运动周期可能是23 h
7.由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道。当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行。已知同步卫星的环绕速度约为3.1×103 m/s，某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55×103 m/s，此时卫星的高度与同步轨道的高度相同，转移轨道和同步轨道的夹角为30°， 如图所示，发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为( ) A．西偏北方向，1.9×103 m/s B．东偏南方向，1.9×103 m/s C．西偏北方向，2.7×103 m/s D．东偏南方向，2.7×103 m/s
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§最新高中物理3-4-2人造卫星 宇宙速度拓展(一)——同步卫星、区分三种圆周运动
