人造衛(wèi)星問題(好)課件

天體運(yùn)動(dòng)問題人造衛(wèi)星系列1最新版整理ppt專題解說二.知識(shí)概要與方法一般情況下運(yùn)行的衛(wèi)星，其所受萬有引力不是剛好提供向心力，此時(shí)，衛(wèi)星的運(yùn)行速率及軌道半徑就要發(fā)生變化，萬有引力做功，我們將其稱為不穩(wěn)定運(yùn)行即變軌運(yùn)動(dòng)；當(dāng)衛(wèi)星所受萬有引力剛好提供向心力時(shí)，它的運(yùn)行速率就不再發(fā)生變化，軌道半徑確定不變從而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，我們稱為穩(wěn)定運(yùn)行.用M、m分別表示地球和衛(wèi)星的質(zhì)量，用R表示地球半徑，r表示人造衛(wèi)星的軌道半徑，可以得到：2最新版整理ppt專題解說由此得出三個(gè)重要的結(jié)論：即衛(wèi)星離地心越遠(yuǎn)，它運(yùn)行的速度越小。即衛(wèi)星離地心越遠(yuǎn)，它運(yùn)行的周期越長。即衛(wèi)星離地心越遠(yuǎn)，它運(yùn)行的角速度越小。3最新版整理pptvF引124最新版整理ppt如圖所示，a、b、c三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪些？abc知識(shí)構(gòu)建與題型演練5最新版整理ppt赤道軌道極地軌道1.人造衛(wèi)星的軌道平面：所有人造衛(wèi)星的軌道均以地心為圓心衛(wèi)星可以分為赤道衛(wèi)星、極地衛(wèi)星和其他衛(wèi)星其他軌道6最新版整理ppt把天體（或人造衛(wèi)星）的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需向心力由萬有引力提供2.解決天體（衛(wèi)星）運(yùn)動(dòng)問題的基本思路：(1)建立模型：這是本章的主線索。（2）在地面附近萬有引力近似等于物體的重力，這是本章的副線索。若已知地球表面的重力加速度g和地球半徑R，可以用gR2替換GM，由于這種代換的重要性，通常被稱為黃金代換。由上式得：7最新版整理ppt越高越慢衛(wèi)星的各物理量隨軌道半徑的變化而變化的規(guī)律：當(dāng)衛(wèi)星所受萬有引力剛好提供向心力時(shí)，它的運(yùn)行速率就不再發(fā)生變化，軌道半徑確定不變從而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，我們稱為穩(wěn)定運(yùn)行.8最新版整理ppt題型一：衛(wèi)星的軌道參量的分析與求解9最新版整理ppt3.兩種衛(wèi)星軌道半徑近似地可認(rèn)為等于地球半徑，速率v=7.9km/s，周期約T=85min。在所有繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星中是線速度最大，周期最短。⑴近地衛(wèi)星10最新版整理ppt3．萬有引力作用下的圓周運(yùn)動(dòng)

【例3】人造地球衛(wèi)星與現(xiàn)代人的生活有著密切的聯(lián)系，關(guān)于做圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星，下列說法正確的是(已知地球半徑為6400km)()A．軌道半徑越大，線速度越大B．運(yùn)行的速率可能為8.3km/sC．軌道半徑越大，周期越大D．運(yùn)動(dòng)的周期可能為80min11最新版整理ppt關(guān)于地球同步衛(wèi)星的五個(gè)“一定”①軌道平面一定：軌道平面與

共面．②周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期

，即T＝24h.③角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度

。赤道平面相同相同與地球自轉(zhuǎn)方向相同即自西向東運(yùn)動(dòng)。繞行方向：⑵同步衛(wèi)星：地球同步衛(wèi)星是相對(duì)地球表面靜止的穩(wěn)定運(yùn)行衛(wèi)星.12最新版整理ppt4.地球及行星表面重力加速度、軌道重力加速度問題（1）不考慮地球自轉(zhuǎn)影響：表面重力加速度：

(2)空中重力加速度（離地面h處）：13最新版整理ppt對(duì)于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的衛(wèi)星：①運(yùn)行速率不變；②軌道半徑不變；③萬有引力提供向心力，即成立.其運(yùn)行速度與其運(yùn)行軌道處于一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即每一軌道都有一確定速度相對(duì)應(yīng)而不穩(wěn)定運(yùn)行的衛(wèi)星則不具備上述關(guān)系，其運(yùn)行速率和軌道半徑都在發(fā)生著變化。萬有引力做功，我們將其稱為不穩(wěn)定運(yùn)行即變軌運(yùn)動(dòng)。

題型二：同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、地球赤道上物體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)14最新版整理ppt3.求中心天體質(zhì)量、密度：方法一：即先要觀測(cè)出該天體周圍的某顆衛(wèi)星的軌道半徑r和運(yùn)轉(zhuǎn)周期T。方法二：在星球表面：即先要觀測(cè)出該天體的g表和自身半徑R就可求出天體質(zhì)量。15最新版整理ppt平均密度若衛(wèi)星緊貼地表運(yùn)行：，即只要測(cè)出其近地衛(wèi)星的周期T，就可求出該天體的平均密度。16最新版整理ppt5.衛(wèi)星的變軌問題⑴當(dāng)衛(wèi)星速度增大時(shí)：衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑變大，到高軌道后達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)

衛(wèi)星做向心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑減小，到低軌道后達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)⑵當(dāng)衛(wèi)星速度減小時(shí)：衛(wèi)星變軌時(shí)半徑的變化，根據(jù)萬有引力和所需向心力的大小關(guān)系判斷；穩(wěn)定在新軌道上的運(yùn)行速度變化由判斷17最新版整理ppt題型三、衛(wèi)星的變軌問題18最新版整理pptVF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)看軌跡）在A點(diǎn)萬有引力相同A19最新版整理ppt·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，動(dòng)能大遠(yuǎn)地點(diǎn)---速度小，動(dòng)能小20最新版整理pptvF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21最新版整理ppt22最新版整理pptv3F引L衛(wèi)星變軌原理23最新版整理ppt使衛(wèi)星進(jìn)入更高軌道做圓周運(yùn)動(dòng)v3v424最新版整理ppt25最新版整理ppt三、衛(wèi)星的變軌v1v2v3v4專題聚焦由于技術(shù)上的原因，衛(wèi)星的發(fā)射往往要分幾個(gè)階段，經(jīng)過多次變軌后才能定點(diǎn)于預(yù)定的位置。例1.如圖所示，某次發(fā)射同步衛(wèi)星時(shí)，先進(jìn)入一個(gè)近地的圓軌道，然后在P點(diǎn)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)為近地圓軌道上的P，遠(yuǎn)地點(diǎn)為同步軌道上的Q），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。設(shè)衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的速率為v1，在P點(diǎn)短時(shí)間加速后的速率為v2，沿轉(zhuǎn)移軌道剛到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)Q時(shí)的速率為v3，在Q點(diǎn)短時(shí)間加速后進(jìn)入同步軌道后的速率為v4。試比較v1、v2、v3、v4的大小，并用小于號(hào)將它們排列起來______。26最新版整理ppt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，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)動(dòng)，最后再次點(diǎn)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(diǎn)Q，軌道2與軌道3相切于遠(yuǎn)地點(diǎn)P，如圖所示。設(shè)衛(wèi)星在圓軌道1運(yùn)動(dòng)的速率為V1，在圓軌道3運(yùn)行的速率為V3，在橢圓軌道2的近地點(diǎn)的速率為V2，在遠(yuǎn)地點(diǎn)的速率為V4，則：它們的速度大小關(guān)系為__________；加速度大小關(guān)系為_____________。27最新版整理pptv1v2v3v4專題聚焦PQ解答:根據(jù)題意有v2>v1,v4>v3

而v1、v4是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的線速度，由下式知v1>v4故結(jié)論為v2>v1>v4>v3

衛(wèi)星沿橢圓軌道由P→Q運(yùn)行時(shí)，由機(jī)械能守恒可知，其重力勢(shì)能逐漸增大，動(dòng)能逐漸減小，因此有v2>v3

衛(wèi)星的回收實(shí)際上是衛(wèi)星發(fā)射過程的逆過程

28最新版整理ppt1、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