7教案地球同步卫星课堂PPT

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1、地球同步卫星1授课：XX1.掌握地球同步卫星的特点及相关知识点的分析法掌握地球同步卫星的特点及相关知识点的分析法2.培养学生自学能力，提高学习物理的效率培养学生自学能力，提高学习物理的效率本节课的学习目标本节课的学习目标3.利用高科技卫星知识，引导学生热爱科学，激发利用高科技卫星知识，引导学生热爱科学，激发学习科学知识的热情，为培养高科技人才打基础学习科学知识的热情，为培养高科技人才打基础2授课：XX1、同步卫星同步卫星的的轨道是圆轨道是圆还还是椭圆是椭圆？2、同步卫星的轨道与地球赤道共面同步卫星的轨道与地球赤道共面吗？吗？3、所有同步卫星的高度都是一样所有同步卫星的高度都是一样吗？吗？4、各

2、国发射的同步卫星会相撞吗？各国发射的同步卫星会相撞吗？5、同步卫星是如何发射和回收的同步卫星是如何发射和回收的？6、同步卫星发射过程中的同步卫星发射过程中的“四四个速率个速率”的大小关系的大小关系7、三颗同步卫星对称分布在同一轨道三颗同步卫星对称分布在同一轨道上上实现全球实现全球通信通信，有根据吗？，有根据吗？学习要点3授课：XX地球同步卫星：绕地球转动的周期与地球自转周期相同。转动方向与地球自转方向相同。相对于地球静止不动。这样的卫星称为地球同步卫星。同步卫星的周期T=?=?24h 是定值7.2710-5rad/s 也是定值 同步卫星又叫静止轨道卫星，通常用作通讯。同步卫星又叫静止轨道卫星，

3、通常用作通讯。每颗卫星都在每颗卫星都在“世界通信卫星组织世界通信卫星组织”规定的轨道上规定的轨道上4授课：XX1、地球地球同步卫星轨道是圆同步卫星轨道是圆还还是椭圆是椭圆？联系卫星的三类轨道：联系卫星的三类轨道：赤道轨道、极地轨道、一般轨道赤道轨道、极地轨道、一般轨道地轴地轴地轴地轴地轴地轴地轴地轴思考：思考：1、地心位置与卫星轨道的关系、地心位置与卫星轨道的关系2、极地轨道平面与经线平面的关系、极地轨道平面与经线平面的关系3、哪种卫星与地球间有相对运动？、哪种卫星与地球间有相对运动？5授课：XX同步卫星同步卫星相对于地球相对于地球静止静止不动不动，这就，这就决定了决定了它的轨道只能是圆它的轨

4、道只能是圆轨道。轨道。同步卫星轨道的形状：同步卫星轨道的形状：因沿椭圆轨道离地球时远时近，有相对运动。因沿椭圆轨道离地球时远时近，有相对运动。6授课：XX1、同步卫星同步卫星的的轨道是圆轨道是圆2、同步卫星的轨道与地球赤道同步卫星的轨道与地球赤道必须必须共面共面吗？吗？3、所有同步卫星的高度都是一样所有同步卫星的高度都是一样吗？吗？4、各国发射的同步卫星会相撞吗？各国发射的同步卫星会相撞吗？5、同步卫星是如何发射和回收的同步卫星是如何发射和回收的？6、同步卫星发射过程中的同步卫星发射过程中的“四四个速率个速率”的大小关系的大小关系7、至少、至少发射三颗同步卫星且对称分布在同一轨道发射三颗同步卫

5、星且对称分布在同一轨道上上，才能实现全球通信才能实现全球通信，有根据吗？，有根据吗？7授课：XX如果将如果将卫星发射卫星发射到北纬到北纬某地上某地上方方的的B点点卫星绕地轴做圆周运动的向心力卫星绕地轴做圆周运动的向心力，由万有引力的由万有引力的分力分力F1提供提供。FF1F2B受力情况受力情况如图所示如图所示分力分力F2使卫星离开使卫星离开B点向赤道运动点向赤道运动（漂移）。该（漂移）。该运动使卫星不能与地球同步运动使卫星不能与地球同步。故不可能是同步卫星。故不可能是同步卫星。地轴地轴8授课：XX若若F=F向向，卫星做什么运动，卫星做什么运动？若转动方向也相同，则若转动方向也相同，则卫卫星相对

6、星相对地球地球静止静止，为同步，为同步卫星。卫星。若若T卫卫=T地地，则，则卫星与地球卫星与地球以以相同角速度绕地轴旋转相同角速度绕地轴旋转。地地轴轴地心地心oF如果如果将卫星发射到赤道上将卫星发射到赤道上方方的的A点点A规律：规律：同步卫星轨道平面应位于赤道平面内。同步卫星轨道平面应位于赤道平面内。沿其它轨道运动都与地球不同步。沿其它轨道运动都与地球不同步。9授课：XX观察三种转动，判断哪个是同步卫星？观察三种转动，判断哪个是同步卫星？10授课：XX1、同步卫星同步卫星的的轨道是圆轨道是圆2、同步卫星的轨道与地球赤道共面同步卫星的轨道与地球赤道共面3、所有同步卫星的高度都是一样所有同步卫星的

7、高度都是一样的吗？的吗？4、各国发射的同步卫星会相撞吗？各国发射的同步卫星会相撞吗？5、同步卫星是如何发射和回收的同步卫星是如何发射和回收的？6、同步卫星发射过程中的同步卫星发射过程中的“四四个速率个速率”的大小关系的大小关系7、至少、至少发射三颗同步卫星且对称分布在同一轨道发射三颗同步卫星且对称分布在同一轨道上上，才能实现全球通信才能实现全球通信，有根据吗？，有根据吗？11授课：XX所有同步卫星轨道半径为所有同步卫星轨道半径为r=4.24104.24104 4 km km卫星高度为卫星高度为h=r-R=3.6104km其中GM=R2g对于地球同步卫星对于地球同步卫星m，已知地球半径，已知地球

8、半径R、自转周期、自转周期T、地表的重力加速度地表的重力加速度g，求卫星高度，求卫星高度h=？拓展：向心加速度大小为a a1 1=2 2r=(7.2710r=(7.2710-5-5)2 24.24104.24107 7=0.24ms=0.24ms2 2地表赤道上各点的向心加速度为地表赤道上各点的向心加速度为a2=0.0338msms2 212授课：XX1、同步卫星同步卫星的的轨道是圆轨道是圆2、同步卫星的轨道与地球赤道共面同步卫星的轨道与地球赤道共面3、所有同步卫星的高度都是一样所有同步卫星的高度都是一样4、各国发射的同步卫星会相撞吗？各国发射的同步卫星会相撞吗？5、同步卫星是如何发射和回收的

9、同步卫星是如何发射和回收的？6、同步卫星发射过程中的同步卫星发射过程中的“四四个速率个速率”的大小关系的大小关系7、发射三颗同步卫星且对称分布在同一轨道上发射三颗同步卫星且对称分布在同一轨道上，才能实现全球通信才能实现全球通信，有根据吗？，有根据吗？13授课：XX由由同步卫星同步卫星轨道半径轨道半径r=4.24104.24104 4 km km同步同步卫星就如同在同一跑道上以相同速卫星就如同在同一跑道上以相同速度跑步的运动员一样度跑步的运动员一样，它们之间处于相对静它们之间处于相对静止止，不会出现后者追上前者的现象不会出现后者追上前者的现象，因此因此，只要发射时未撞上只要发射时未撞上，以后以后

10、正常工作正常工作就不可能就不可能相撞相撞。求出它的线速度求出它的线速度v=2r/T=3.1km/s可见，可见，它们的线速度它们的线速度大小大小都相同都相同。14授课：XX1、同步卫星同步卫星的的轨道是圆轨道是圆还还是椭圆是椭圆2、同步卫星的轨道与地球赤道共面同步卫星的轨道与地球赤道共面3、所有同步卫星的高度都是一样所有同步卫星的高度都是一样4、各国发射的同步卫星各国发射的同步卫星不不会相撞会相撞5、同步卫星是如何发射和回收的同步卫星是如何发射和回收的？6、同步卫星发射过程中的同步卫星发射过程中的“四四个速率个速率”的大小关系的大小关系7、发射三颗同步卫星且对称分布在同一轨道上发射三颗同步卫星且

11、对称分布在同一轨道上，才能实现全球通信才能实现全球通信，有根据吗？，有根据吗？15授课：XX（1）先是用运载火箭把卫先是用运载火箭把卫星送入近地圆轨道星送入近地圆轨道l。（2）待卫星运行状态稳定待卫星运行状态稳定后后，星星载载火箭开始点火火箭开始点火加速加速（离心）（离心），卫星送入椭圆轨卫星送入椭圆轨道道ll(称为转移轨道称为转移轨道)。提示：提示：椭圆轨道的远地点椭圆轨道的远地点B，距地距地心距离心距离,等于同步轨道半径等于同步轨道半径。（3）以后在地面测控站的控制下以后在地面测控站的控制下，选择选择在远地点在远地点B启动星载发动机点火启动星载发动机点火加速加速，使卫星调整使卫星调整到到同

12、步圆轨道同步圆轨道lll。同同步步卫卫星星的的发发射射要点：在近地点和远地点两次加速要点：在近地点和远地点两次加速16授课：XX（1）先是用运载火箭把卫先是用运载火箭把卫星送入近地圆轨道星送入近地圆轨道。（2）待卫星运行状态稳定待卫星运行状态稳定后后，星星载载火箭开始点火火箭开始点火加速加速（离心）（离心），卫星卫星进进入椭圆轨入椭圆轨道道(称为转移轨道称为转移轨道)。提示：提示：椭圆轨道的远地点椭圆轨道的远地点B，距地距地心距离等于同步轨道半径心距离等于同步轨道半径。（3）以后在地面测控站的控制下以后在地面测控站的控制下，选择选择在远地点在远地点B启动星载发动机点火启动星载发动机点火加速加速

13、，使卫星调整使卫星调整到到同步圆轨道同步圆轨道。同同步步卫卫星星的的发发射射要点：在近地点和远地点两次加速要点：在近地点和远地点两次加速17授课：XX（1）先）先在远地点在远地点B使卫星使卫星减速减速，做，做近心近心运动返回运动返回椭圆轨道椭圆轨道。要点：返回时在远地点和近地点两次减速。要点：返回时在远地点和近地点两次减速。（2）再再在在近地点近地点A减速，减速，回到近地回到近地圆周圆周轨道轨道。（3）最后进入大气层最后进入大气层，开动减速发动机，实现软着，开动减速发动机，实现软着陆，返陆，返回地面回地面。同同步步卫卫星星的的回回收收18授课：XX1、同步卫星同步卫星的的轨道是圆轨道是圆还还是

14、椭圆是椭圆2、同步卫星的轨道与地球赤道共面同步卫星的轨道与地球赤道共面3、所有同步卫星的高度都是一样所有同步卫星的高度都是一样4、各国发射的同步卫星各国发射的同步卫星不不会相撞会相撞5、同步卫星是发射和回收的同步卫星是发射和回收的道理道理6、同步卫星发射过程中的同步卫星发射过程中的“四四个速率个速率”的大小关系的大小关系7、发射三颗同步卫星且对称分布在同一轨道上发射三颗同步卫星且对称分布在同一轨道上，才能实现全球通信才能实现全球通信，有根据吗？，有根据吗？19授课：XX如图如图，设卫星在近地圆轨道设卫星在近地圆轨道上的速率为上的速率为v1在椭圆轨道在椭圆轨道上上经过经过A、B点的速率点的速率分

15、别分别为为v2和和v3在在同步同步轨道轨道上上的速率为的速率为v4请请比较这四个速率的大小关系比较这四个速率的大小关系v2 v1 v4 v3注意：两圆、两切点分别比较，再综合考虑注意：两圆、两切点分别比较，再综合考虑20授课：XX1、同步卫星同步卫星的的轨道是圆轨道是圆还还是椭圆是椭圆2、同步卫星的轨道与地球赤道共面同步卫星的轨道与地球赤道共面3、所有同步卫星的高度都是一样所有同步卫星的高度都是一样4、各国发射的同步卫星各国发射的同步卫星不不会相撞吗会相撞吗5、同步卫星是发射和回收的同步卫星是发射和回收的道理道理6、同步卫星发射过程中的同步卫星发射过程中的“四四个速率个速率”的大小关系的大小关

16、系7、至少、至少发射三颗同步卫星且对称分布在同发射三颗同步卫星且对称分布在同步步轨道轨道上上，才能实现全球通信才能实现全球通信，有根据吗？，有根据吗？21授课：XX离地高度离地高度h=3.6104km地球半径地球半径R=6400km地球同步卫星发射的电磁波沿直线传播地球同步卫星发射的电磁波沿直线传播，所以所以，一颗地球同步卫星所发出的电磁波能覆一颗地球同步卫星所发出的电磁波能覆盖赤道的范围是盖赤道的范围是DE弧弧区区。由图可知由图可知：cos=OE/OC=R/R+h=0.15则则=81.30从两极从两极上方俯上方俯视地球视地球M22授课：XX2=281.30=162.60n=3600/2=36

17、00/162.60=2.21覆盖整个赤道至少需要的卫星个数覆盖整个赤道至少需要的卫星个数n为：为：联系实际，最少需要三颗同步卫星联系实际，最少需要三颗同步卫星从两极从两极上方俯上方俯视地球视地球23授课：XX至少三颗同步卫星实现全球通信至少三颗同步卫星实现全球通信24授课：XXh=3.6107mr=4.24107mv=3.1km/sT=24h h=3.8108mr3.8108mv=1km/sT=27天天同同步步卫卫星星近近地地卫卫星星月球月球近地卫星近地卫星同步卫星同步卫星月球对比月球对比h0r=6.4106mv=7.9km/sT=84.5分钟分钟坐地日行八万里坐地日行八万里465.0m/s地

18、球地球25授课：XX1、同步卫星同步卫星的的轨道是圆轨道是圆2、同步卫星的轨道与地球赤道共面同步卫星的轨道与地球赤道共面3、所有同步卫星的高度都是一样所有同步卫星的高度都是一样4、各国发射的同步卫星各国发射的同步卫星不不会相撞会相撞5、同步卫星发射和回收的同步卫星发射和回收的道理（两次加速减速）道理（两次加速减速）6、同步卫星发射过程中的同步卫星发射过程中的“四四个速率个速率”的的大小关系大小关系7、至少、至少发射三颗同步卫星且对称分布在同发射三颗同步卫星且对称分布在同步步轨道上轨道上，才能实现全球通信才能实现全球通信。本节课你学会了什么26授课：XX巩固与练习巩固与练习 1.由于通讯和广播等

19、方面的需要，许多国家发由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步卫星，这些卫星的：射了地球同步卫星，这些卫星的：A.质量可以不同质量可以不同 B.轨道半径可以不同轨道半径可以不同 C.轨道平面可以不同轨道平面可以不同 D.速率可以不同速率可以不同答案：A27授课：XX2.关于同步卫星的下列说法正确的是：关于同步卫星的下列说法正确的是：A.运行速度大于运行速度大于7.9 km/sB.离地面高度一定，相对地面静止离地面高度一定，相对地面静止C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小向心加速度与

20、静止在赤道上物体的向心加速度大小 相等相等答案：BC28授课：XX3.地球同步卫星到地心的距离地球同步卫星到地心的距离r可由可由 求出，求出，式中式中a的单位是的单位是m，b的单位是的单位是s，c的单位是的单位是m/s2 则则（）Aa是地球半径，是地球半径，b是地球自转的周期，是地球自转的周期，c是地是地 球表球表面处的重力加速度面处的重力加速度 Ba是地球半径，是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，是同步卫星绕地心运动的周期，c是同步卫星的加速度是同步卫星的加速度 Ca是赤道周长，是赤道周长，b是地球自转的周期，是地球自转的周期，c是同步卫是同步卫星的加速度星的加速度 Da是地球半径，是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，是同步卫星绕地心运动的周期，c是地球表面处的重力加速度是地球表面处的重力加速度 AD29授课：XX作业作业1、完成自己买的物理资料、完成自己买的物理资料2、自学双星及多星问题、自学双星及多星问题30授课：XX欢迎指导31授课：XXThank you!32