人造地球卫星
第15课《人造地球卫星》
人造卫星的分类
民 气象卫星
用 导航卫星
科学卫星
人
卫 通信卫星 星 资源勘测卫星
造
卫 星
应用卫星
军 事 技术试验卫星 卫 星
侦查卫星 间谍卫星 截击卫星
人类真了不起！能把那么多 的卫星送上太空！可是，这 些人造卫星绕地球飞行为什
么不掉下来呢？
主要材料：
一根0.5米长棉线、一个乒乓球
步骤：
1、在乒乓球上扎一个小孔。
1、意大利人（
）是世界上第一个用望
远镜观察恒星和行星的人。
2、用望远镜观察星空，标志着进入了
（
）时代。
3、火箭是（
）人在一千多年前发明的，
当时使用的燃料是（ ）。
4、火箭的工作原理是（
）
5、（
）中国航空航天事业的创始人。
15、人造地球卫星
学习目标：
1 、 教学重点：是指导学生查阅资料， 获得卫星用途方面的知识。 2、 教学难点：是用模拟实验来研究卫 星的运动规律。
2、将棉线的一端系上一个小木棍，将 小木棍送入乒乓球孔内，拉紧棉线。
3、把棉线的另一端捏在手中，并举过 头顶，让乒乓球做圆周运动。
实验结论：
1、人造卫星绕地球飞行而不落下来， 是由于地球引力。
2、棉线越长，乒乓球受力越小；转动 速度越快，乒乓球受力越大；乒乓 球质量越大，乒乓球受力越大。
3、影响人造卫星运动的因素有： 地球引力、运动速度和本身质量。
地球同步卫星
1、如今在灿烂的星河中，已经增添了（ 5000 ）
多颗人造卫星。
2、我国自（ 1970 ）年4月24日成功发射第一 颗人造卫星，到1998年底已经有（ 35 ）颗国产
卫星上天遨游。
人造地球卫星推算公式
人造地球卫星推算公式
人造地球卫星的轨道是由许多因素决定的，包括地球引力、大气阻力、太阳引力等。
为了推算卫星的轨道，需要运用一些数学公式。
其中，最基本的公式是牛顿万有引力定律，它描述了两个物体之间的引力大小和方向。
对于地球和卫星之间的引力，可以用以下公式表示：
F =
G * M1 * M2 / r^2
其中，F表示引力大小，G为万有引力常数，M1和M2分别表示
地球和卫星的质量，r为地球和卫星之间的距离。
根据牛顿第二定律，物体的加速度等于受到的力除以物体的质量。
因此，我们可以得到卫星在轨道上的加速度公式：
a = F / m
其中，a表示卫星在轨道上的加速度，m为卫星的质量。
根据牛顿运动定律，物体的运动状态是由它的初速度、加速度和时间决定的。
因此，我们可以推算出卫星在轨道上的速度和位置：
v = v0 + at
r = r0 + vt + 1/2at^2
其中，v表示卫星的速度，v0为卫星的初速度，r表示卫星的位置，r0为卫星的初始位置，t为时间。
除了上述基本公式，还需要考虑到大气阻力、太阳引力等因素对卫星轨道的影响。
因此，在实际应用中，还需运用更加复杂的公式进行推算。
人造地球卫星的分类
人造地球卫星的分类
以下是 8 条关于人造地球卫星分类的内容：
1. 通信卫星呀，就像宇宙中的“信息快递员”呢！比如咱们平时打电话、看电视的信号传输，可都多亏了它呀。
你想想，要是没有通信卫星，那得多不方便呀！
2. 气象卫星那可是天气的“大侦探”哟！像我们每天了解的天气预报，很多都是来自气象卫星的监测呢。
它就像在太空中一刻不停地看着地球的天气变化，厉害吧？
3. 导航卫星简直就是我们出行的“引路人”啊！你平时出门用的导航，不就是靠它嘛。
要是没有它，那我们不就像无头苍蝇一样乱转呀，你说是不？
4. 地球资源卫星不就是地球的“宝藏探测仪”嘛！它可以帮助我们发现地球上的各种资源呢。
这不就像有双神奇的眼睛在太空帮我们找宝贝呀！
5. 军事卫星那可是国家的“秘密守护者”呀！它在保卫国家安全方面起着至关重要的作用呢。
没有它，好多事情都不好办呢，对吧？
6. 科学实验卫星就像是太空里的“探索先锋”呢！那些在地球上很难进行的科学实验，都可以放到它上面去做呀。
它可为科学的进步做出了大贡献呢，想想真神奇！
7. 测地卫星不就是给地球“量身体”的嘛！它能精确地测量地球的各种数据，这多厉害呀！没有它，我们怎么能更准确地了解我们的地球家园呢？
8. 中继卫星就像是信号的“接力棒选手”呀！它能让信号传得更远更稳定呢。
你说在广阔的宇宙中，它是不是很重要呢？
我觉得人造地球卫星真的是太伟大了，有这么多种分类，每一种都在为我们的生活和社会发展默默地做着贡献呀！。
小学科学第15课《人造地球卫星》(教案)冀人版六年级科学下册
小学科学第15课《人造地球卫星》（教案）冀人版六年级科学下册标题：探索宇宙奥秘——人造地球卫星引言：在当今科技发展迅猛的时代，地球上的科学家们通过不断努力和创新，实现了许多令人难以置信的壮举。
其中，人造地球卫星是一项极其重要的科技成果。
本文将介绍小学科学第15课《人造地球卫星》的教案，帮助孩子们深入了解人造地球卫星的意义、组成和运行原理，以及其在我们日常生活中的应用。
一、人造地球卫星的意义及组成（500字左右）人造地球卫星是由人类通过科学技术制造并送入太空，围绕地球进行飞行的人造天体。
它们的出现对我们打开了探索宇宙奥秘的大门，不仅使我们能够更好地了解地球和宇宙，还对科学研究、通讯、导航等领域产生了深远的影响。
人造地球卫星由两个主要部分组成：卫星本体和载荷。
卫星本体是卫星的主体结构，包括机身、电池、太阳能电池板等。
而载荷则是卫星的“大脑”，它可以携带各种仪器和设备，如摄像机、天线、传感器等，来执行不同的任务和功能。
二、人造地球卫星的运行原理（800字左右）人造地球卫星的运行原理可以概括为两个主要过程：发射和轨道稳定。
1. 发射：卫星发射是将卫星送入太空的过程。
通常通过火箭进行，火箭能提供足够的推力，将卫星送入太空。
在发射过程中，科学家们需要考虑多种因素，如发射时间、轨道高度和倾角等，以确保卫星能够稳定地进入预定轨道。
2. 轨道稳定：一旦卫星进入预定轨道，它会受到地球引力的作用，维持着固定的轨道运行。
这种轨道通常被称为“地球同步轨道”，它使得卫星能够在地球上的某一固定点上停留，与地球的自转速度相匹配。
三、人造地球卫星的应用（500字左右）人造地球卫星在我们的日常生活中有着广泛的应用，下面我们来了解一下其中的一些应用领域。
1. 天气预报和气候研究：卫星可以拍摄地球的大气层，提供全球各地的气象信息，帮助我们预测天气变化。
同时，卫星还可以观测全球气候现象，为科学家们研究气候变化提供重要数据。
2. 通信和互联网：卫星通过无线电通信技术，实现地球上不同地区的通信。
人造地球卫星
逆行轨道
人造地球卫星逆行轨道的特征是轨道倾角大于90度。欲把卫星送入这种轨道运行，运载火箭需要朝西南方向 发射。不仅无法利用地球自转的部分速度，而且还要付出额外能量克服地球自转。因此，除了太阳同步轨道外， 一般都不利用这类轨道。
由于地球表面不是理想的球形，其重力分布也不均匀，使卫星轨道平面在惯性空间中不断变动。具体地说， 地球赤道部分有些鼓涨，对卫星产生了额外的吸引力，给轨道平面附加了1个力矩，使轨道平面慢慢进动，进动方 向与轨道倾角有关。当轨道倾角大于90度时，力矩是逆时针方向，轨道平面由西向东进动。适当调整卫星的轨道 高度、倾角和形状，可使卫星轨道平面的进动角速度每天东进0.9856度，恰好等于地球绕太阳公转的日平均角速 度，这就是应用价值极大的圆形太阳同步轨道。在太阳同步轨道上运行的卫星，可在相同的时间和光照条件下观 察卫星云层和地面目标。气象、资源、侦察等应用卫星大多采用这类轨道。中国用长征四号火箭发射的2颗风云一 号气象卫星和2颗测量大气密度的地球卫星，用长征四号2火箭发射的1颗风云一号气象卫星、1颗中国和巴西合制 的资源一号卫星、1颗中国资源二号卫星、1颗实践五号科学试验卫星，都采用这种轨道。它们都是从太原发射中 心升空的。长四乙火箭在发射资源一号卫星时，还用1箭双星的方式把1颗巴西小型科学应用卫星送入太阳同步轨 道。
导航卫星
这种卫星发出一对频率非常稳定的无线电波，海上船只、水下的潜艇和陆地上的运动体等都可以通过接收卫 星发射的电波信号来确定自己的位置。利用导航卫星进行导航是航天史上的一次重大技术突破，卫星可以覆盖全 球进行全天候导航，而且导航精度高。
卫星导航定位有三种类型：双频多普勒测速定位系统，如美国的“子午仪”导航卫星系统。该类卫星为两维 导航定位系统，只能用于水中舰船，定位精度为30~50m。“子午仪”卫星研制始于1958年，1964年开始投入使 用，起初是为水下核潜艇定位服务的，已停止使用；导航卫星全球定位系统（GPS）。采用伪随机码测距，系统 能进行全天候、全天时、实时三维导航定位，定位精度10以下，用于舰船、飞机和陆上活动目标等。该系统需要 18~24颗卫星组网。俄罗斯亦有类似于美国的两代导航卫星系统；区域性导航定位系统。3颗星（静止轨道）提供 三维位置。若发射两颗星则只能提供二维位置，如果用户能够提供自身的高
人造地球卫星的运行轨道
人造地球卫星的运行轨道夜晚，人们常常会看到明亮的星在天幕群星之间匆匆穿行，不久便消失在远方的天空。
这就是人造地球卫星。
人造地球卫星沿着一定的轨道围绕地球运行。
从这一点上看，它与月球很相像，属于以地球为中心的天体系统。
但是，人造地球卫星与所有的天然天体不同，它是人工研制和发射到运行轨道上的一种空间飞行器（或航天器），是按照人的意志、为了人们的某种目的沿轨道运行的特殊天体。
人造卫星体积很小，根本不能与月球相比。
它与地球的距离也比月地距离小得多，即使距地面最远的人造卫星，其近地点高度，也不及月地最近距离的十分之一。
由于人造卫星离地球较近，所以，在地球上只有天黑后不久和黎明前的一段时间内，才能看到它们。
深夜时，也有人造卫星从天空经过，然而，由于完全掩没于地球的黑影之中，人们是无法看到它们的。
这些人造卫星飞行的方向是各不相同的。
人造卫星的飞行方向不同，表明它们各自的轨道平面与赤道平面有着不同的夹角。
人造地球卫星运行轨道所在的平面，叫做轨道平面。
所有人造卫星的轨道平面都通过地心。
轨道平面与地球赤道平面的夹角，叫做轨道倾角。
根据轨道倾角，人造地球卫星的轨道有顺行轨道、逆行轨道、极轨道和赤道轨道等几种。
朝偏东向运行的卫星，轨道倾角小于90°，称为顺行轨道。
沿这种轨道运行的卫星，在发射过程中，运载火箭是朝偏东方向飞行的。
由于发射时利用了地球自转的一部分速度，因此比较节省能量。
世界上早期发射的人造卫星，大部分是属于这种类型的。
卫星沿南北方向运行，轨道倾角等于90°，称为极轨道。
极轨道平面不仅通过地心，而且通过地球的南、北两极。
由于地球不断地自转，因此，沿这种轨道运行的人造卫星，能从地球的任何上空通过。
卫星向偏西方向运行，轨道倾角大于90°，称为逆行轨道。
沿这种轨道运行的人造卫星，在发射过程中，运载火箭是朝偏西方向飞行的。
由于发射时需要抵消地球自转的一部分速度，因此，消耗的能量比较多。
卫星向正东方向运行，轨道倾角等于0°，称为赤道轨道。
人造地球卫星向心力方程
人造地球卫星向心力方程人造地球卫星相对于地球的运动受到地球引力的作用，这股力使得人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。
要维持这种轨道运动，向心力必须与引力相平衡。
向心力方程描述了这一平衡关系。
向心力方程为：```F = mv²/r```其中：F：向心力（牛顿）m：人造地球卫星质量（千克）v：人造地球卫星速度（米/秒）r：人造地球卫星到地球中心的距离（米）向心加速度向心力产生的加速度称为向心加速度。
向心加速度的方向指向地球中心，其大小为：```a = v²/r```轨道速度人造地球卫星在轨道的速度称为轨道速度。
轨道速度取决于人造地球卫星到地球中心的距离和地球的引力。
```v = √(G M / r)```其中：G：万有引力常数（6.674 × 10^-11 N m²/kg²)M：地球质量（5.972 × 10^24千克）椭圆轨道人造地球卫星绕地球运行的轨道通常是椭圆形的。
椭圆轨道的两个焦点之一是地球中心。
椭圆轨道的长半轴为从地球中心到轨道最远点的距离，短半轴为从地球中心到轨道最近点的距离。
偏心率椭圆轨道的偏心率衡量椭圆偏离圆形的程度。
偏心率为 0 时，轨道为圆形。
偏心率在 0 和 1 之间时，轨道为椭圆形。
偏心率为1 时，轨道为抛物线形。
```e = √(1 - b²/a²)```其中：e：偏心率a：长半轴b：短半轴倾角倾角是人造地球卫星轨道平面与地球赤道平面之间的夹角。
倾角为0° 时，轨道位于赤道平面上。
倾角在0° 和90° 之间时，轨道为倾斜轨道。
倾角为90° 时，轨道为极轨道。
升交点赤经升交点赤经是人造地球卫星轨道与地球赤道平面相交点的赤经。
升交点赤经用于确定人造地球卫星轨道的方向。
轨道周期轨道周期是人造地球卫星绕地球运行一周所需的时间。
轨道周期取决于人造地球卫星的轨道半径和速度。
高中物理：第五讲人造地球卫星
第五讲人造地球卫星（侧重应用专题）本讲学习提要1．巩固和深化圆周运动的知识。
2．掌握地球卫星发射和运行的基本原理。
3．能进行有关卫星运行的简单计算。
本讲在学习了圆周运动的基本知识，万有引力以及第一宇宙速度基础上，进一步学习物体完全脱离地球或太阳引力所需要达到的第二宇宙速度、第三宇宙速度以及卫星的广泛应用。
感受人类探索宇宙的漫长过程，了解我国航天事业发展的巨大成就，激发爱国主义的精神。
一、学习要求通过本讲学习进一步巩固和深化有关圆周运动的知识，掌握人造地球卫星的发射和运行的基本原理，能完成求解相关未知量的简单计算。
通过上网查询和交流感受数字时代收集和处理信息的基本方法。
通过了解我国在卫星发射方面的巨大成就激发爱国主义的精神。
二、要点辨析1．地球自转速度对地面上物体的影响在完成课本第52页“自主活动1”时，可以重点考虑地面上物体的情况。
地球自转速度的变化，将使物体随地球自转所需要的向心力发生变化，而万有引力保持不变，结果将发生重力大小的微小变化。
2．卫星的发射速度和运行速度课本第52页“自主活动2”要求回答一个问题：示例1中算出的我国第一颗人造地球卫星的平均速度为v＝7.15×103m/s，为什么会小于第一宇宙速度7.9×103m/s？课本第51页指出第一宇宙速度是“物体环绕地球而不落回地面所要达到的最低速度”，示例结果与这句话是否有矛盾？要回答这个问题只要理解卫星的发射速度与运行速度是不同的，并抓住公式v＝GMR，公式表示在只有万有引力作向心力，而且没有其他动力的情况下，卫星运行速度v与卫星离地球中心的距离R之间的关系。
由式可见，当R增大时，卫星运行速度v减小。
第一宇宙速度是卫星贴近地面飞行时的速度，也就是在地面发射时所需的最低速度。
当卫星升空稳定运行后，随着R的增大，v将减小，这时卫星的速度应该小于第一宇宙速度。
3．同步卫星的高度课本第53页示例2中算出了同步卫星的轨道高度，可知一切同步卫星都有相同的轨道高度，相同的线速度大小，相同的角速度大小和相同的周期。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
24
6
解：
Mm 4 G m ( R h ) 2 2 ( R h) T
2
GMT h 3 R 2 4
h 3.6 10 m 36000km
7
2
2 R h v T
代入数据得： v 3.1 10 m / s
卫星轨道：
极地轨道
倾斜 轨道
赤道轨道
同步 轨道
自转轴
所有卫星轨道的共同特点：
轨道圆心在地心（即万有引力全部用 来充当向心力）。
二、地球同步卫星
1、定义：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期 的卫星叫地球同步卫星。主要用于通信，转播电视、 电话等信号
假设现在你就是一名科学家，算一下同步卫 星离地面的高度h是多少？环绕速度多大？
A.可以发射这样的卫星，使其圆轨道与地球 表面上某一纬度线（非赤道)是共面同心圆 B.可以发射这样的卫星，使其圆轨道与地球 表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆 C.可以发射这样的卫星，使其圆轨道与地球 表面上的赤道线是共面同心圆，且相对于地 面是运动的 D.可以发射这样的卫星，使其圆轨道与地球 表面上的赤道线是共面同心圆，且相对于地 面静止
O/
F1 F2
O
F
练习：下列说法正确的是（ ） A.可以发射这样的卫星，使其圆轨道与地球 表面上某一纬度线（非赤道)是共面同心圆 B.可以发射这样的卫星，使其圆轨道与地球 表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆 C.可以发射这样的卫星，使其圆轨道与地球 表面上的赤道线是共面同心圆，且相对于地 面是运动的 D.可以发射这样的卫星，使其圆轨道与地球 表面上的赤道线是共面同心圆，且相对于地 面静止
结论： 所有人造卫星环绕速度小于7.9km/s， 周期大于84.6min。
练习、如图a、b是两颗绕地球作匀速圆周 运动的人造地球卫星，他们距地面的高度 分别为R和2R（R为地球半径）下列说法 正确的是（ ） A a、b线速度大小之比 2 : 1 a B a、b周期之比 1 : 2 2 b C a、b角速度之比 3 6 : 4 D a、b向心加速度之比 9 : 4
练习：若已知地球表面重力加速度g0，地球 半径R，地球自转周期为T。求同步卫星的高 度。
h
3
g RT R 4
2 2 0 2
三、近地卫星： 讨论1：近地卫星的环绕速度是多少？
地球质量 M 6.0 10 kg 地球半径 R 6.4 10 m
24
6
对于近地卫星，可以认为轨道半径 r 近似等于 地球半径R，即：
2 2 2
4π r GM
2
3
Mm G ma r
2
n
GM a r
2
பைடு நூலகம்
v
T
GM r
4 r GM
2 3
GM r
3
GM a r
2
对于绕地球运动的人造卫星： 1、轨道半径r越大，线速度越 2、轨道半径r越大，角速度越 小 大 3、轨道半径r越大，周期越 小 4、轨道半径r越大，向心加速度越
思考：可以发射这样的卫星吗？
•
人造地球卫星
高一物理组
•
各种各样的卫星……
返回
一、人造卫星
1．牛顿对人造卫星原理的设想
2、人造卫星绕地球运行的动力学原因
人造卫星作匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。
3、人造卫星运行规律
Mm v G m r r Mm G mrω r
2
2
v
2
2
T
GM r GM r
3
Mm 4 r G m r T
练习、如图a、b是两颗绕地球作匀速圆周 运动的人造地球卫星，他们距地面的高度 分别为R和2R（R为地球半径）下列说法 正确的是（ ） A a、b线速度大小之比 6 : 2 a B a、b周期之比 1 : 2 2 b C a、b角速度之比 3 6 : 4 D a、b向心加速度之比 9 : 4
练习、如图a、b是两颗绕地球作匀速圆周 运动的人造地球卫星，他们距地面的高度 分别为R和2R（R为地球半径）下列说法 正确的是（ ） A a、b线速度大小之比 6 : 2 a B a、b周期之比 2 6： 9 b C a、b角速度之比 3 6 : 4 D a、b向心加速度之比 9 : 4
练一练：“神舟七号”载人飞船绕地球一圈 的时间是91分钟，试求神七到地面的距离。 地球质量 M 6.0 10 kg，地球半径 R 6.4 10 m
24
6
Mm 4 ( R h) 解： 由 G m 得 R h T
2 2 2
GMT h R 4
2 3 2
h 3 10 m 300km
5
3
可见：同步卫星的离地高度是唯一确定的， 速度大小也是唯一确定的。
2、特点 • • • • （1）定周期（运转周期为24h ） （2）定轨道平面（在赤道平面内） 7 （3）定高度（赤道正上方 h 3.6 10 m ） （4）定速度（环绕速度为 v 3.1 103 m / s ）
可见，空间位置也是一种资源。
Mm v G m R R
2 2
GM v R
11 6.0 1024 6 . 67 10 v m / s 7.9km / s 6 6.4 10
讨论2：近地卫星的周期是多少？
Mm 4 R G 2 m 2 R T
2
4 R T GM
2
3
得：T 84.6 min
能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？