第五节 宇宙航行课堂探究探究一 人造卫星问题的分析思路问题导引在地球打的周围,有许多的卫星在不同的轨道上绕地球转动,请思考:(1)这些卫星的运动的向心力都什么力提供
这些卫星的轨道平面有什么特点
(2)这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢
提示:(1)卫星的向心力是由地球的万有引力提供,故所有卫星的轨道平面都经过地心;(2)由 G=m=mω2r=mr 可知,卫星的线速度、角速度、周期等与其轨道半径有关
名师精讲1.人造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,而这样的轨道有多种,其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地轨道
当然也应存在着与赤道平面成某一角度的圆轨道
2.人造卫星的运行规律项目推导关系线速度 v 与轨道半径 r的关系由 G=m 得 v=∝半径越大,速度越小角速度 ω 与轨道半径r 的关系由 G=mω2r 得 ω=∝半径越大,角速度越小周期 T 与半径 r 的关系由 G=mr 得 T=∝r半径越大,周期越大向心加速度 a 与半径 r的关系由 G=ma 得 a=∝半径越大,向心加速度越小警示 卫星发射后,如果不再补充能量,并忽略空气阻力,则在地面上的发射速度越大,其具有的机械能就越大,进入圆形轨道后,其轨道半径越大,根据运行速度的公式 v=可知,其运行速度越小
【例 1】 (多选)如图所示,a、b、c 是地球大气层外圆形轨道上运动的三颗卫星,a 和 b 的质量相等且小于 c 的质量,则( ) 1A.b 所需向心力最小B.b、c 的周期相同且大于 a 的周期C.b、c 的向心加速度大小相等,且大于 a 的向心加速度D.b、c 的线速度大小相等,且小于 a 的线速度解析:因卫星运动的向心力就是它们所受到的万有引力,由 F=G 知 b 所受的引力最小,故 A