衛(wèi)星變軌問題_精華版.ppt

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1、2、衛(wèi)星“變軌”問題1、衛(wèi)星“比較”問題專題　萬有引力定律的應(yīng)用地球兩顆人造地球衛(wèi)星，都在圓形軌道上運(yùn)行，它們的質(zhì)量相等，軌道半徑不同,比較它們的向心加速度an、線速度v、角速度ω、周期T。計(jì)算中心天體的質(zhì)量M、密度ρ（當(dāng)衛(wèi)星在天體表面上飛行？）（1）某星體m圍繞中心天體M做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r（3）中心天體密度（2）已知中心天體的半徑R和表面g人造地球衛(wèi)星：兩極的物體：赤道上的物體：近地衛(wèi)星：地球表面的物體（與地球具有相同的ω0）即：即：人造地球衛(wèi)星所有衛(wèi)星的軌道圓心都在地心上按軌道分類:極地衛(wèi)星;赤道衛(wèi)星;其他

2、衛(wèi)星注意事項(xiàng)：區(qū)別赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體、近地衛(wèi)星與同步衛(wèi)星：半徑R周期T向心力F關(guān)系式備注赤道上物體即為地球半徑與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即24h此處的萬有引力與重力之差在赤道上與地球保持相對(duì)靜止近地衛(wèi)星即為地球半徑可求得T=85min此處的萬有引力離地高度近似為0，與地面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)同步衛(wèi)星可求得距地面高度h≈36000km，約為地球半徑的5.6倍與地球自周期相同，即24h此處的萬有引力軌道面與赤道面重合，在赤道上空，與地面保持相對(duì)靜止衛(wèi)星變軌問題衛(wèi)星變軌問題VF引F引＜F向F引＞F向衛(wèi)星變軌原理MmA點(diǎn)速度—內(nèi)小外大（在A點(diǎn)看

3、軌跡）在A點(diǎn)萬有引力相同A·思考：人造衛(wèi)星在低軌道上運(yùn)行，要想讓其在高軌道上運(yùn)行，應(yīng)采取什么措施？在低軌道上加速，使其沿橢圓軌道運(yùn)行，當(dāng)行至橢圓軌道的遠(yuǎn)點(diǎn)處時(shí)再次加速，即可使其沿高軌道運(yùn)行。衛(wèi)星變軌原理1、衛(wèi)星在二軌道相切點(diǎn)萬有引力相同，加速度相同速度—內(nèi)小外大（切點(diǎn)看軌跡）2、衛(wèi)星在橢圓軌道運(yùn)行近地點(diǎn)---速度大，加速度大遠(yuǎn)地點(diǎn)---速度小，加速度小vF引12R衛(wèi)星在圓軌道運(yùn)行速度V1V2θ＞900減小衛(wèi)星變軌原理v3F引r衛(wèi)星變軌原理使衛(wèi)星進(jìn)入更高軌道做圓周運(yùn)動(dòng)v3v4衛(wèi)星的回收衛(wèi)星變軌【衛(wèi)星如何變軌】以發(fā)射同步衛(wèi)星為例，先進(jìn)入一個(gè)

4、近地的圓軌道，然后在v2點(diǎn)火加速，進(jìn)入橢圓形轉(zhuǎn)移軌道（該橢圓軌道的近地點(diǎn)在近地圓軌道上，遠(yuǎn)地點(diǎn)在同步軌道上），到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)再次自動(dòng)點(diǎn)火加速，進(jìn)入同步軌道。v1v2v3v4v2>v1v4>v3v1>v4v2>v1>v4>v3v1v2v3v4v2>v1v4>v3v1>v4結(jié)果：v2>v1>v4>v3v2>v3點(diǎn)火加速：在橢圓軌道上運(yùn)行:第一次變軌：第二次變軌：點(diǎn)火加速：在圓軌道上穩(wěn)定運(yùn)行：衛(wèi)星變軌【分析思路】定態(tài)運(yùn)行：看公式動(dòng)態(tài)變軌：分析供需圓軌道與橢圓軌道的互變：ABA點(diǎn)：加速→橢圓減速→圓B點(diǎn)：近地點(diǎn)遠(yuǎn)地點(diǎn)圓→橢圓→減速→橢圓加速→圓圓

5、→橢圓→1、如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火使其沿橢圓軌道2運(yùn)行；最后再次點(diǎn)火將其送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于P點(diǎn)，2、3相切于Q點(diǎn)。當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是（）A、在軌道3上的速率大于1上的速率B、在軌道3上的角速度小于1上的角速度C、在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速率等于在軌道3上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速率D、在軌道1上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度等于在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度QP2·31BD衛(wèi)星變軌【例題】如圖所示，宇宙飛船B在低軌道飛行，為了給更高軌道的空間站A輸送物資，它可以采用噴氣的方

6、法改變速度，從而達(dá)到改變軌道的目的，以下說法正確的是()A、它應(yīng)沿運(yùn)行方向方向噴氣，與A對(duì)接后周期變小B、它應(yīng)沿運(yùn)行速度反方向噴氣，與A對(duì)接后周期變大C、它應(yīng)沿運(yùn)行方向方向噴氣，與A對(duì)接后周期變大D、它應(yīng)沿運(yùn)行速度反方向噴氣，與A對(duì)接后周期變小衛(wèi)星變軌【練習(xí)】宇宙飛船空間站在同一軌道上運(yùn)動(dòng)，若飛船想與前面的空間站對(duì)接，飛船為了追上軌道空間站，可采取的辦法是（　　　）A、飛船加速直到追上空間站B、飛船從原軌道減速至一較低軌道，再加速追上空間站完成對(duì)接C、飛船從原軌道加速至一較高軌道，再減速追上空間站完成對(duì)接D、無論飛船采取何種措施，均不能

7、與空間站對(duì)接BC【練習(xí)】發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步軌道3.軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，如圖所示。則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是：A．衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B．衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C．衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度D．衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度BD123pQ衛(wèi)星變軌【練習(xí)】如圖所示，a、b、c是在地

8、球大氣層外圓形軌道上運(yùn)行的3顆人造衛(wèi)星，下列說法正確的是：A．b、c的線速度大小相等，且大于a的線速度B．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度C．c加速可追上同一軌道上的b，b減速可等到同一軌道