專題：地球同步衛(wèi)星和雙星模型及變軌問題課件

專題：地球同步衛(wèi)星和雙星模型及變軌問題專題：地球同步衛(wèi)星和雙星模型及變軌問題1一、地球同步衛(wèi)星

這種衛(wèi)星繞地球運動的角速度與地球自轉的角速度相同，相對于地面靜止，所以從地面上看，它總在某地的正上方，因此叫地球同步衛(wèi)星。疑問：大連的上空有沒有地球同步衛(wèi)星？一、地球同步衛(wèi)星這種衛(wèi)星繞地球運動的角速度與地球自轉的角2地心oF問題：同步衛(wèi)星的可能軌道?地心oF問題：同步衛(wèi)星的可能軌道?3地球同步衛(wèi)星的實際軌道地球同步衛(wèi)星的實際軌道為赤道平面上離地面高度一定的圓軌道地軸地心oF地球同步衛(wèi)星的實際軌道地球同步衛(wèi)星的實際軌道為赤道平面上離地4實現(xiàn)地球同步軌道，必須滿足以下條件：1.衛(wèi)星運行方向與地球自轉方向相同；2.軌道是圓形的；3.運行周期等于地球自轉周期。實現(xiàn)地球同步軌道，1.衛(wèi)星運行方向與地球自轉方向相同；5地球同步衛(wèi)星特點1、定周期：T=24h2、定軌道：地球同步衛(wèi)星在通過赤道的平面上運行，3、定高度：離開地面的高度h為定值，約為地球軌道半徑的6倍。h=36000千米4、定速率：所有同步衛(wèi)星環(huán)繞地球的速度(V)都相同。V=3千米/秒5、定點：每顆衛(wèi)星都定在世界衛(wèi)星組織規(guī)定的位置上

地球同步衛(wèi)星特點1、定周期：T=24h6鞏固與練習（2011·北京）由于通訊和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)射了地球同步衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的：A.質(zhì)量可以不同B.軌道半徑可以不同C.軌道平面可以不同D.速率可以不同答案：A鞏固與練習答案：A7（08年山東卷）據(jù)報道，我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號01星”于2008年4月25日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)過4次變軌控制后，于5月1日成功定點在東經(jīng)77赤道上空的同步軌道。關于成功定點后的“天鏈一號01星”，下列說法正確的是：A.運行速度大于7.9km/sB.離地面高度一定，相對地面靜止C.繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度大D.向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等

答案：BC答案：BC8地球同步衛(wèi)星到地心的距離r可由：求出，已知式中a的單位是m，b的單位是s，c的單位是m/s則（）A．a(chǎn)是地球半徑，b是地球自轉的周期，c是地球表面處的重力加速度B．a(chǎn)是地球半徑，b是同步衛(wèi)星繞地心運動的周期，c是同步衛(wèi)星的加速度C．a(chǎn)是赤道周長，b是地球自轉的周期，c是同步衛(wèi)星的加速度D．a(chǎn)是地球半徑，b是同步衛(wèi)星繞地心運動的周期，c是地球表面處的重力加速度

AD地球同步衛(wèi)星到地心的距離r可由：AD9二、“雙星”模型“雙星”是由兩顆繞著共同的中心旋轉的星球組成。它們圍繞它們的連線上的某一固定點做同周期的勻速圓周運動，這種結構稱為雙星。二、“雙星”模型“雙星”是由兩顆繞著共同的中心旋轉的星球組成101.兩顆恒星均圍繞共同的旋轉中心做勻速圓周運動。2.兩恒星之間萬有引力分別提供了兩恒星的向心力，即兩顆恒星受到的向心力大小相等。3.兩顆恒星與旋轉中心時刻三點共線，即兩顆恒星角速度相同，周期相同。雙星運動的特點：1.兩顆恒星均圍繞共同的旋轉中心做勻速圓周運動。雙星運動的特11確定雙星的旋轉中心：質(zhì)量m越大，旋轉半徑越小，離旋轉中心越近.確定雙星的旋轉中心：質(zhì)量m越大，旋轉半徑越小，離旋轉中心12專題：地球同步衛(wèi)星和雙星模型及變軌問題課件13鞏固與練習(2010·重慶)月球與地球質(zhì)量之比約為1：80，有研究者認為月球和地球可視為一個由兩質(zhì)點構成的雙星系統(tǒng)，他們都圍繞月球連線上某點O做勻速圓周運動。據(jù)此觀點，可知月球與地球繞O點運動的線速度大小之比約為：

A.1：6400B.1：80

C.80：1D.6400：1答案：C鞏固與練習答案：C14（01北京.08寧夏卷）兩個星球組成雙星，它們在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上某點做周期相同的勻速圓周運動?，F(xiàn)測得兩星中心距離為R，其運動周期為T，求兩星的總質(zhì)量。（引力常量為G）（01北京.08寧夏卷）兩個星球組成雙星，它們在相互之間的萬15雙星小結一、要明確雙星中兩顆子星做勻速圓周運動的向心力來源雙星中兩顆子星相互繞著旋轉可看作勻速圓周運動，其向心力由兩恒星間的萬有引力提供。由于力的作用是相互的，所以兩子星做圓周運動的向心力大小是相等的，利用萬有引力定律可以求得其大小。二、要明確雙星中兩顆子星勻速圓周運動的運動參量的關系兩子星繞著連線上的一點做圓周運動，所以它們的運動周期是相等的，角速度也是相等的，所以由V=ωr知線速度與兩子星的軌道半徑成正比。軌道半徑之比與雙星質(zhì)量之比成反比線速度之比與雙星質(zhì)量之比成反比三、要明確兩子星圓周運動的動力學關系。設雙星的兩子星的質(zhì)量分別為M1和M2，相距L，M1和M2的線速度分別為v1和v2，角速度分別為ω1和ω2，由萬有引力定律和牛頓第二定律得：對M1：對M2：在這里要特別注意的是在求兩子星間的萬有引力時兩子星間的距離不能代成了兩子星做圓周運動的軌道半徑。雙星小結16【例題】兩顆靠得很近的天體稱為雙星，它們都繞兩者連線上某點做勻速圓周運動，因而不至于由于萬有引力而吸引到一起，以下說法中正確的是：A、它們做圓周運動的角速度之比與其質(zhì)量成反比。B、它們做圓周運動的線速度之比與其質(zhì)量成反比。C、它們做圓周運動的半徑與其質(zhì)量成正比。D、它們做圓周運動的半徑與其質(zhì)量成反比。解析：兩子星繞連線上的某點做圓周運動的周期相等，角速度也相等。由v=rω得線速度與兩子星圓周運動的半徑是成正比的。因為兩子星圓周運動的向心力由兩子星間的萬有引力提供，向心力大小相等，由可知：

所以它們的軌道半徑與它們的質(zhì)量是成反比的。而線速度又與軌道半徑成正比，所以線速度與它們的質(zhì)量也是成反比的。正確答案為：BD?！纠}】兩顆靠得很近的天體稱為雙星，它們都繞兩者連線上某點做171.2009年5月，航天飛機在完成對哈勃空間望遠鏡的維修任務后，在A點從圓形軌道Ⅰ進入橢圓軌道Ⅱ，B為軌道Ⅱ上的一點，如圖所示，關于航天飛機的運動，下列說法中正確的有（A）在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過B的速度（B）在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的動能小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A的動能（C）在軌道Ⅱ上運動的周期小于在軌道Ⅰ上運動的周期（D）在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A的加速度答案：ABC三、衛(wèi)星變軌問題1.2009年5月，航天飛機在完成對哈勃空間望遠鏡的維修任182.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運動，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3，軌道2與軌道1相切于近地點Q，軌道2與軌道3相切于遠地點P，如圖所示。設衛(wèi)星在圓軌道1運動的速率為V1，在圓軌道3運行的速率為V3，在橢圓軌道2的近地點的速率為V2，在遠地點的速率為V4，則：它們的速度大小關系為__________；加速度大小關系為_____________。2.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點19

◆例3、如圖所示.衛(wèi)星由地面發(fā)射后,經(jīng)過發(fā)射軌道進入停泊軌道,然后在停泊軌道經(jīng)過調(diào)速后進入地月轉移軌道,再次調(diào)速后進入工作軌道,衛(wèi)星開始對月球進行探測.已知地球與月球的質(zhì)量之比為a,衛(wèi)星的停泊軌道與工作軌道的半徑之比為b,衛(wèi)星在停泊軌道與工作軌道上均可視為做勻速圓周運動,則()

A.衛(wèi)星在停泊軌道和工作軌道運行的速度之比為(a/b)1/2

B.衛(wèi)星在停泊軌道和工作軌道運行的周期之比為(b/a)1/2

C.衛(wèi)星從停泊軌道進入地月轉移軌道時,衛(wèi)星必須加速

D.衛(wèi)星在停泊軌道運行的速度大于地球的第一宇宙速度AC◆例3、如圖所示.衛(wèi)星由地面發(fā)射后,經(jīng)過發(fā)射軌道進入停泊軌204．2007年11月5日，“嫦娥一號”探月衛(wèi)星沿地月轉移軌道到達月球，在距月球表面200km的P點進行第一次“剎車制動”后被月球俘獲，進入橢圓軌道Ⅰ繞月飛行，然后，衛(wèi)星在P點又經(jīng)過兩次“剎車制動”，最終在距月球表面200km的圓形軌道Ⅲ上繞月球做勻速圓周運動，如圖所示，PⅠ地月轉移軌道ⅢⅡ4．2007年11月5日，“嫦娥一號”探月衛(wèi)星沿地月轉214.則下列說法正確的是（）A.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運動的周期比沿軌道Ⅰ運動的周期長B.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運動的周期比沿軌道Ⅰ運動的周期短C.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運動的加速度小于沿軌道Ⅰ運動到P點（尚未制動）時的加度度D.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運動的加速度等于沿軌道Ⅰ運動到P點（尚未制動）時的加速度BD4.則下列說法正確的是（）BD22

專題：地球同步衛(wèi)星和雙星模型及變軌問題專題：地球同步衛(wèi)星和雙星模型及變軌問題23一、地球同步衛(wèi)星

這種衛(wèi)星繞地球運動的角速度與地球自轉的角速度相同，相對于地面靜止，所以從地面上看，它總在某地的正上方，因此叫地球同步衛(wèi)星。疑問：大連的上空有沒有地球同步衛(wèi)星？一、地球同步衛(wèi)星這種衛(wèi)星繞地球運動的角速度與地球自轉的角24地心oF問題：同步衛(wèi)星的可能軌道?地心oF問題：同步衛(wèi)星的可能軌道?25地球同步衛(wèi)星的實際軌道地球同步衛(wèi)星的實際軌道為赤道平面上離地面高度一定的圓軌道地軸地心oF地球同步衛(wèi)星的實際軌道地球同步衛(wèi)星的實際軌道為赤道平面上離地26實現(xiàn)地球同步軌道，必須滿足以下條件：1.衛(wèi)星運行方向與地球自轉方向相同；2.軌道是圓形的；3.運行周期等于地球自轉周期。實現(xiàn)地球同步軌道，1.衛(wèi)星運行方向與地球自轉方向相同；27地球同步衛(wèi)星特點1、定周期：T=24h2、定軌道：地球同步衛(wèi)星在通過赤道的平面上運行，3、定高度：離開地面的高度h為定值，約為地球軌道半徑的6倍。h=36000千米4、定速率：所有同步衛(wèi)星環(huán)繞地球的速度(V)都相同。V=3千米/秒5、定點：每顆衛(wèi)星都定在世界衛(wèi)星組織規(guī)定的位置上

地球同步衛(wèi)星特點1、定周期：T=24h28鞏固與練習（2011·北京）由于通訊和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)射了地球同步衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的：A.質(zhì)量可以不同B.軌道半徑可以不同C.軌道平面可以不同D.速率可以不同答案：A鞏固與練習答案：A29（08年山東卷）據(jù)報道，我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號01星”于2008年4月25日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)過4次變軌控制后，于5月1日成功定點在東經(jīng)77赤道上空的同步軌道。關于成功定點后的“天鏈一號01星”，下列說法正確的是：A.運行速度大于7.9km/sB.離地面高度一定，相對地面靜止C.繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度大D.向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等

答案：BC答案：BC30地球同步衛(wèi)星到地心的距離r可由：求出，已知式中a的單位是m，b的單位是s，c的單位是m/s則（）A．a(chǎn)是地球半徑，b是地球自轉的周期，c是地球表面處的重力加速度B．a(chǎn)是地球半徑，b是同步衛(wèi)星繞地心運動的周期，c是同步衛(wèi)星的加速度C．a(chǎn)是赤道周長，b是地球自轉的周期，c是同步衛(wèi)星的加速度D．a(chǎn)是地球半徑，b是同步衛(wèi)星繞地心運動的周期，c是地球表面處的重力加速度

AD地球同步衛(wèi)星到地心的距離r可由：AD31二、“雙星”模型“雙星”是由兩顆繞著共同的中心旋轉的星球組成。它們圍繞它們的連線上的某一固定點做同周期的勻速圓周運動，這種結構稱為雙星。二、“雙星”模型“雙星”是由兩顆繞著共同的中心旋轉的星球組成321.兩顆恒星均圍繞共同的旋轉中心做勻速圓周運動。2.兩恒星之間萬有引力分別提供了兩恒星的向心力，即兩顆恒星受到的向心力大小相等。3.兩顆恒星與旋轉中心時刻三點共線，即兩顆恒星角速度相同，周期相同。雙星運動的特點：1.兩顆恒星均圍繞共同的旋轉中心做勻速圓周運動。雙星運動的特33確定雙星的旋轉中心：質(zhì)量m越大，旋轉半徑越小，離旋轉中心越近.確定雙星的旋轉中心：質(zhì)量m越大，旋轉半徑越小，離旋轉中心34專題：地球同步衛(wèi)星和雙星模型及變軌問題課件35鞏固與練習(2010·重慶)月球與地球質(zhì)量之比約為1：80，有研究者認為月球和地球可視為一個由兩質(zhì)點構成的雙星系統(tǒng)，他們都圍繞月球連線上某點O做勻速圓周運動。據(jù)此觀點，可知月球與地球繞O點運動的線速度大小之比約為：

A.1：6400B.1：80

C.80：1D.6400：1答案：C鞏固與練習答案：C36（01北京.08寧夏卷）兩個星球組成雙星，它們在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上某點做周期相同的勻速圓周運動?，F(xiàn)測得兩星中心距離為R，其運動周期為T，求兩星的總質(zhì)量。（引力常量為G）（01北京.08寧夏卷）兩個星球組成雙星，它們在相互之間的萬37雙星小結一、要明確雙星中兩顆子星做勻速圓周運動的向心力來源雙星中兩顆子星相互繞著旋轉可看作勻速圓周運動，其向心力由兩恒星間的萬有引力提供。由于力的作用是相互的，所以兩子星做圓周運動的向心力大小是相等的，利用萬有引力定律可以求得其大小。二、要明確雙星中兩顆子星勻速圓周運動的運動參量的關系兩子星繞著連線上的一點做圓周運動，所以它們的運動周期是相等的，角速度也是相等的，所以由V=ωr知線速度與兩子星的軌道半徑成正比。軌道半徑之比與雙星質(zhì)量之比成反比線速度之比與雙星質(zhì)量之比成反比三、要明確兩子星圓周運動的動力學關系。設雙星的兩子星的質(zhì)量分別為M1和M2，相距L，M1和M2的線速度分別為v1和v2，角速度分別為ω1和ω2，由萬有引力定律和牛頓第二定律得：對M1：對M2：在這里要特別注意的是在求兩子星間的萬有引力時兩子星間的距離不能代成了兩子星做圓周運動的軌道半徑。雙星小結38【例題】兩顆靠得很近的天體稱為雙星，它們都繞兩者連線上某點做勻速圓周運動，因而不至于由于萬有引力而吸引到一起，以下說法中正確的是：A、它們做圓周運動的角速度之比與其質(zhì)量成反比。B、它們做圓周運動的線速度之比與其質(zhì)量成反比。C、它們做圓周運動的半徑與其質(zhì)量成正比。D、它們做圓周運動的半徑與其質(zhì)量成反比。解析：兩子星繞連線上的某點做圓周運動的周期相等，角速度也相等。由v=rω得線速度與兩子星圓周運動的半徑是成正比的。因為兩子星圓周運動的向心力由兩子星間的萬有引力提供，向心力大小相等，由可知：

所以它們的軌道半徑與它們的質(zhì)量是成反比的。而線速度又與軌道半徑成正比，所以線速度與它們的質(zhì)量也是成反比的。正確答案為：BD?！纠}】兩顆靠得很近的天體稱為雙星，它們都繞兩者連線上某點做391.2009年5月，航天飛機在完成對哈勃空間望遠鏡的維修任務后，在A點從圓形軌道Ⅰ進入橢圓軌道Ⅱ，B為軌道Ⅱ上的一點，如圖所示，關于航天飛機的運動，下列說法中正確的有（A）在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過B的速度（B）在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的動能小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A的動能（C）在軌道Ⅱ上運動的周期小于在軌道Ⅰ上運動的周期（D）在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A的加速度答案：ABC三、衛(wèi)星變軌問題1.2009年5月，航天飛機在完成對哈勃空間望遠鏡的維修任402.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運動，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3，軌道2與軌道1相切于近地點Q，軌道2與軌道3相切于遠地點P，如圖所示。設衛(wèi)星在圓軌道1運動的速率為V1，在圓軌道3運行的速率為V3，在橢圓軌道2的近地點的速率為V2，在遠地點的速率為V4，則：它們的速度大小關系為_