教案地球同步卫星.ppt
地球同步卫星,1.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,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，激发学习科学知识的热情，为培养高科技人才打基础,1、同步卫星的轨道是圆还是椭圆？,2、同步卫星的轨道与地球赤道共面吗？,3、所有同步卫星的高度都是一样吗？,4、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？,6、同步卫星发射过程中的“四个速率”的大小关系,7、三颗同步卫星对称分布在同一轨道上实现全球 通信，有根据吗？,学习要点,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。,每颗卫星都在“世界通信卫星组织”规定的轨道上,1、地球同步卫星轨道是圆还是椭圆？,联系卫星的三类轨道：赤道轨道、极地轨道、一般轨道,地轴,地轴,地轴,地轴,思考：1、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3、哪种卫星与地球间有相对运动？,同步卫星相对于地球静止不动，这就决定了 它的轨道只能是圆轨道。,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。,1、同步卫星的轨道是圆,2、同步卫星的轨道与地球赤道必须共面吗？,3、所有同步卫星的高度都是一样吗？,4、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？,6、同步卫星发射过程中的“四个速率”的大小关系,7、至少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，有根据吗？,如果将卫星发射到北纬某地上方的B点,卫星绕地轴做圆周运动的向心力，由万有引力的分力F1提供。,B,受力情况如图所示,分力F2使卫星离开B点向赤道运动（漂移）。该运动使卫星不能与地球同步。故不可能是同步卫星。,地轴,若F=F向，卫星做什么运动？,若转动方向也相同，则卫星相对地球静止，为同步卫星。,若T卫=T地，则卫星与地球以相同角速度绕地轴旋转。,地轴,地心o,F,如果将卫星发射到赤道上方的A点,A,规律：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。,观察三种转动，判断哪个是同步卫星？,1、同步卫星的轨道是圆,2、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的吗？,4、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？,6、同步卫星发射过程中的“四个速率”的大小关系,7、至少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，有根据吗？,所有同步卫星轨道半径为 r=4.24104 km,卫星高度为h=r-R=3.6104km,其中GM=R2g,对于地球同步卫星m，已知地球半径R、自转周期T、地表的重力加速度g，求卫星高度h=？,拓展：向心加速度大小为a1=2r=(7.2710-5)24.24107=0.24ms2,地表赤道上各点的向心加速度为a2=0.0338ms2,1、同步卫星的轨道是圆,2、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,4、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？,6、同步卫星发射过程中的“四个速率”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，才能实现全球通信，有根据吗？,由同步卫星轨道半径 r=4.24104 km,同步卫星就如同在同一跑道上以相同速度跑步的运动员一样，它们之间处于相对静止，不会出现后者追上前者的现象，因此，只要发射时未撞上，以后正常工作就不可能相撞。,求出它的线速度 v=2r/T=3.1km/s,可见，它们的线速度大小都相同。,1、同步卫星的轨道是圆还是椭圆,2、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,4、各国发射的同步卫星不会相撞,5、同步卫星是如何发射和回收的？,6、同步卫星发射过程中的“四个速率”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，才能实现全球通信，有根据吗？,（1）先是用运载火箭把卫星送入近地圆轨道l。,（2）待卫星运行状态稳定后，星载火箭开始点火加速（离心），卫星送入椭圆轨道ll(称为转移轨道)。,提示：椭圆轨道的远地点B，距地心距离,等于同步轨道半径。,（3）以后在地面测控站的控制下，选择在远地点B启动星载发动机点火加速，使卫星调整到同步圆轨道lll。,同步卫星的发射,要点：在近地点和远地点两次加速,（1）先是用运载火箭把卫星送入近地圆轨道。,（2）待卫星运行状态稳定后，星载火箭开始点火加速（离心），卫星进入椭圆轨道(称为转移轨道)。,提示：椭圆轨道的远地点B，距地心距离等于同步轨道半径。,（3）以后在地面测控站的控制下，选择在远地点B启动星载发动机点火加速，使卫星调整到同步圆轨道。,同步卫星的发射,要点：在近地点和远地点两次加速,（1）先在远地点B使卫星减速，做近心运动返回 椭圆轨道。,要点：返回时在远地点和近地点两次减速。,（2）再在近地点A减速，回到近地圆周轨道。,（3）最后进入大气层，开动减速发动机，实现软着 陆，返回地面。,同步卫星的回收,1、同步卫星的轨道是圆还是椭圆,2、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,4、各国发射的同步卫星不会相撞,5、同步卫星是发射和回收的道理,6、同步卫星发射过程中的“四个速率”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，才能实现全球通信，有根据吗？,如图，设卫星在近地圆轨道上的速率为v1在椭圆轨道上经过A、B点的速率分别为v2和v3在同步轨道上的速率为v4请比较这四个速率的大小关系,v2v1v4v3,注意：两圆、两切点分别比较，再综合考虑,1、同步卫星的轨道是圆还是椭圆,2、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,4、各国发射的同步卫星不会相撞吗,5、同步卫星是发射和回收的道理,6、同步卫星发射过程中的“四个速率”的大小关系,7、至少发射三颗同步卫星且对称分布在同步轨道上，才能实现全球通信，有根据吗？,离地高度h=3.6104km 地球半径R=6400km,地球同步卫星发射的电磁波沿直线传播，所以，一颗地球同步卫星所发出的电磁波能覆盖赤道的范围是DE弧区。,由图可知：cos=OE/OC=R/R+h=0.15,则=81.30,从两极上方俯视地球,M,2=281.30=162.60,n=3600/2=3600/162.60=2.21,覆盖整个赤道至少需要的卫星个数n为：,联系实际，最少需要三颗同步卫星,从两极上方俯视地球,至少三颗同步卫星实现全球通信,同步卫星,近地卫星,月球,近地卫星同步卫星月球对比,坐地日行八万里 465.0m/s,地球,1、同步卫星的轨道是圆,2、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,4、各国发射的同步卫星不会相撞,5、同步卫星发射和回收的道理（两次加速减速）,6、同步卫星发射过程中的“四个速率”的 大小关系,7、至少发射三颗同步卫星且对称分布在同 步轨道上，才能实现全球通信。,本节课你学会了什么,巩固与练习 1.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：A.质量可以不同 B.轨道半径可以不同 C.轨道平面可以不同 D.速率可以不同,答案：A,2.关于同步卫星的下列说法正确的是：A.运行速度大于7.9 km/sB.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D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小 相等,答案：BC,3.地球同步卫星到地心的距离r可由 求出，式中a的单位是m，b的单位是s，c的单位是m/s2 则（）Aa是地球半径，b是地球自转的周期，c是地 球表面处的重力加速度 Ba是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是同步卫星的加速度 Ca是赤道周长，b是地球自转的周期，c是同步卫星的加速度 Da是地球半径，b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,AD,作业1、完成自己买的物理资料2、自学双星及多星问题,欢迎指导,
