人造衛(wèi)星問(wèn)題(好)ppt課件

1、1天天 體體 運(yùn)運(yùn) 動(dòng)動(dòng) 問(wèn)問(wèn) 題題人造衛(wèi)星系列人造衛(wèi)星系列2 2222G M mm v2= m r= m r 1rTr3 G M1v = 2rr 33rT = 2r 3G M 33G M1v = 4rr422RMmGRmv122211,vRMmGRmv使使衛(wèi)星加速到5如圖所示，如圖所示，a、b、c三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪些？的是哪些？abc知識(shí)構(gòu)建與題型演練知識(shí)構(gòu)建與題型演練6赤道軌道赤道軌道極地軌道極地軌道1.人造衛(wèi)星的軌道平面：所有人造衛(wèi)星的人造衛(wèi)星的軌道平面：所有人造衛(wèi)星的軌道均軌道均以地心為圓心以地心為圓心衛(wèi)星可以分為赤道衛(wèi)星、極地衛(wèi)星和其他衛(wèi)星衛(wèi)星可以

2、分為赤道衛(wèi)星、極地衛(wèi)星和其他衛(wèi)星其他軌道其他軌道7 把天體（或人造衛(wèi)星）的運(yùn)動(dòng)看成是把天體（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(wàn)有引力提供勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需向心力由萬(wàn)有引力提供2.2.解決天體（衛(wèi)星）運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路：解決天體（衛(wèi)星）運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路：(1)(1)建立模型：建立模型：2222)2(TmrmrrvmrMmG這是本章的這是本章的主線索主線索。（2）在地面附近萬(wàn)有引力近似等于物體的重力，）在地面附近萬(wàn)有引力近似等于物體的重力，mgRMmG=2這是本章的這是本章的副線索副線索。2= gRGM若已知地球表面的重力加速度若已知地球表面的重力加速度g和地球半徑和地球半

3、徑R，可以，可以用用gR2替換替換GM，由于這種代換的重要性，通常被稱，由于這種代換的重要性，通常被稱為為黃金代換黃金代換。由上式得：由上式得：8越高越慢越高越慢衛(wèi)星的各物理量隨軌道半徑的變化而變化的規(guī)律：衛(wèi)星的各物理量隨軌道半徑的變化而變化的規(guī)律：9題型一：衛(wèi)星的軌道參量的分析與求解題型一：衛(wèi)星的軌道參量的分析與求解10造造113 3萬(wàn)有引力作用下的圓周運(yùn)動(dòng)萬(wàn)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(shuō)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/s C軌道半徑越大，周

4、期越大 D運(yùn)動(dòng)的周期可能為80min 12關(guān)于地球同步衛(wèi)星的五個(gè)關(guān)于地球同步衛(wèi)星的五個(gè)“一定一定”軌道平面一定：軌道平面與軌道平面一定：軌道平面與共面共面周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期，即，即T24 h.角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度 。赤道平面赤道平面相同相同相同相同與地球自轉(zhuǎn)方向相同即與地球自轉(zhuǎn)方向相同即自西向東運(yùn)動(dòng)自西向東運(yùn)動(dòng)。繞行方向：繞行方向：132002RGMgmgRMmG22hRGMgmghRGMmhh4.地球及行星表面重力加速度、軌道重力加速度問(wèn)題地球及行星表面重力加速度、軌道重力加速度問(wèn)題（1）不考慮地球自轉(zhuǎn)影響：）不考慮地球自

5、轉(zhuǎn)影響： 表面重力加速度： (2)空中重力加速度（離地面空中重力加速度（離地面h處）：處）：14對(duì)于對(duì)于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的衛(wèi)星：的衛(wèi)星：運(yùn)行速率不變運(yùn)行速率不變；軌道半徑不變軌道半徑不變；萬(wàn)有引力提供向心力萬(wàn)有引力提供向心力，即，即 成立成立.rvmrMmG22=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)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。率和軌道半徑都在發(fā)生著變化。萬(wàn)有引力做功萬(wàn)有引力做功，我們，我們將其稱

6、為將其稱為不穩(wěn)定運(yùn)行不穩(wěn)定運(yùn)行即即變軌運(yùn)動(dòng)。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)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)動(dòng)的特點(diǎn)153.求中心天體質(zhì)量、密度求中心天體質(zhì)量、密度： 方法一方法一： 即先要觀測(cè)出該天體周圍的某顆衛(wèi)星的軌道即先要觀測(cè)出該天體周圍的某顆衛(wèi)星的軌道半徑半徑r和運(yùn)轉(zhuǎn)周期和運(yùn)轉(zhuǎn)周期T。 方法二：在星球表面：在星球表面： 即先要觀測(cè)出該天體的即先要觀測(cè)出該天體的g表表和自身半徑和自身半徑R就可就可求出天體質(zhì)量。求出天體質(zhì)量。232224)2(GTrMrTmrMmGGRgMmgRMmG22表表16平均密度平均密度32332323344RGTrRG

7、TrVM若衛(wèi)星緊貼地表運(yùn)行：若衛(wèi)星緊貼地表運(yùn)行： ，即只要測(cè)出其近地衛(wèi)星的周期即只要測(cè)出其近地衛(wèi)星的周期T，就可求，就可求出該天體的平均密度。出該天體的平均密度。23,GTRr175.5.衛(wèi)星的變軌問(wèn)題衛(wèi)星的變軌問(wèn)題衛(wèi)星做衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑變大，到，軌道半徑變大，到高軌道高軌道后后達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài) 衛(wèi)星做衛(wèi)星做向心運(yùn)動(dòng)向心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑減小，軌道半徑減小，到低軌到低軌道后道后達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)rvmrMmG22衛(wèi)星變軌時(shí)半徑的變化，根據(jù)萬(wàn)有引力和所需向衛(wèi)星變軌時(shí)半徑的變化，根據(jù)萬(wàn)有引力和所需向心力的大小關(guān)系判斷；心力的大小關(guān)系判斷；r

8、GMv 穩(wěn)定在新軌道上的運(yùn)行速度變化由穩(wěn)定在新軌道上的運(yùn)行速度變化由 判斷判斷18題型三、衛(wèi)星的變軌問(wèn)題題型三、衛(wèi)星的變軌問(wèn)題19VF引rvmF2向2rMmGF 引向引FF F引引F向向F引引F向向衛(wèi)星變軌原理衛(wèi)星變軌原理MmA點(diǎn)速度點(diǎn)速度內(nèi)小外大內(nèi)小外大（在（在A點(diǎn)看軌跡）點(diǎn)看軌跡）在在A點(diǎn)萬(wàn)有引力點(diǎn)萬(wàn)有引力相同相同A20思考：思考：人造衛(wèi)星在人造衛(wèi)星在低軌道上運(yùn)行低軌道上運(yùn)行，要想讓其在，要想讓其在高軌道上運(yùn)行高軌道上運(yùn)行，應(yīng)采取什么措施？，應(yīng)采取什么措施？在在低軌道上加速低軌道上加速，使其沿，使其沿橢橢圓軌道圓軌道運(yùn)行，當(dāng)行至橢圓軌運(yùn)行，當(dāng)行至橢圓軌道的道的遠(yuǎn)點(diǎn)遠(yuǎn)點(diǎn)處時(shí)再次處時(shí)再次加速加

9、速，即，即可使其沿可使其沿高軌道運(yùn)行高軌道運(yùn)行。衛(wèi)星變軌原理衛(wèi)星變軌原理1 1、衛(wèi)星在二軌道相切點(diǎn)、衛(wèi)星在二軌道相切點(diǎn)萬(wàn)有引力萬(wàn)有引力相同相同速度速度內(nèi)小外大內(nèi)小外大（切點(diǎn)看軌跡）（切點(diǎn)看軌跡）2 2、衛(wèi)星在橢圓軌道運(yùn)行、衛(wèi)星在橢圓軌道運(yùn)行近地點(diǎn)近地點(diǎn)-速度速度大大，動(dòng)能大，動(dòng)能大遠(yuǎn)地點(diǎn)遠(yuǎn)地點(diǎn)-速度速度小小，動(dòng)能小，動(dòng)能小21221RMmGRmv122222,vRMmGRmv使使衛(wèi)星加速到R衛(wèi)星在圓軌衛(wèi)星在圓軌道運(yùn)行速度道運(yùn)行速度V1V2900減小減小衛(wèi)星變軌原理衛(wèi)星變軌原理2223223LMmGLmv衛(wèi)星變軌原理衛(wèi)星變軌原理242244LMmGLmvv ，使使使使衛(wèi)衛(wèi)星星加加速速到到2526

10、v1v2v3v427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_(kāi)；加速度大小關(guān)系為_(kāi)。28v1v2v3v429 1 1、如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至、如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地近地圓軌道圓軌道1 1，然后經(jīng)點(diǎn)火使其沿，然后經(jīng)點(diǎn)火使其沿橢圓軌道橢圓軌道2 2運(yùn)行；最后再次運(yùn)行；最后

11、再次點(diǎn)火將其送入同步點(diǎn)火將其送入同步圓軌道圓軌道3 3。軌道。軌道1 1、2 2相切于相切于P P點(diǎn)，點(diǎn)，2 2、3 3相切于相切于Q Q點(diǎn)。當(dāng)衛(wèi)星分別在點(diǎn)。當(dāng)衛(wèi)星分別在1 1、2 2、3 3上正常運(yùn)行時(shí)，以下上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法正確的是（說(shuō)法正確的是（ ） A A、在軌道、在軌道3 3上的速率大上的速率大 于于1 1上的速率上的速率 B B、在軌道、在軌道3 3上的角速度上的角速度 小于小于1 1上的角速度上的角速度 C C、在軌道、在軌道2 2上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)Q Q點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí) 的速率等于在軌道的速率等于在軌道3 3上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)Q Q點(diǎn)時(shí)的速率點(diǎn)時(shí)的速率 D D、在軌道、在軌道1 1上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)P P點(diǎn)時(shí)的加速度等于在軌道點(diǎn)時(shí)的加速度等于在軌道2 2上上 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)P P點(diǎn)時(shí)的加速度點(diǎn)時(shí)的加速度 QQP P231BD30雙星問(wèn)題雙星問(wèn)題mm2m2m1m1or2r1在天體運(yùn)動(dòng)中，把兩顆