天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星知識(shí)點(diǎn)

1、精心整理天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星要點(diǎn)一宇宙速度的理解與計(jì)算1. 第一宇宙速度的推導(dǎo)方法一：由G = m得vi = = m/s3=7.9 x 10 m/s。方法二：由mg= m得 J3vi = = m/s = 7.9X0 m/ s。第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度，也是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，此時(shí)它的運(yùn)行周期最短，Tmin = 2 n= 5075s 85min。2. 宇宙速度與運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系(1) v發(fā)=7.9km/s時(shí)，衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(2) 7.9km/s v v發(fā)v 11.2km/s,衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡為橢圓。(3) 11.2km/s < v發(fā)v 16.7km/ s,衛(wèi)星繞

2、太陽(yáng)做橢圓運(yùn)動(dòng)。v發(fā)16.7km/s,衛(wèi)星將掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的空間。要點(diǎn)二衛(wèi)星運(yùn)行參量的分析與比較1. 四個(gè)分析“四個(gè)分析”是指分析人造衛(wèi)星的加速度、線速度、角速度和周期與軌道半徑的關(guān)系。2. 四個(gè)比較| iJ*(1) 同步衛(wèi)星的周期、軌道平面、高度、線速度、角速度繞行方向均是固定不變的，常用于無(wú) 線電通信，故又稱通信衛(wèi)星。(2) 極地衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)每圈都經(jīng)過(guò)南北兩極，由于地球自轉(zhuǎn)，極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。(3) 近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，其運(yùn)行的軌道半徑可近似認(rèn)為等于地球的半徑，其運(yùn)行線速度約為7.9km/s。赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

3、，由萬(wàn)有引力和地面支持力的合力充當(dāng)向心力 (或者說(shuō)由萬(wàn)有引力的分力充當(dāng)向心力)，它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同于衛(wèi)星，但它的周期、角速度與同步衛(wèi) 星相等。要點(diǎn)三衛(wèi)星變軌問(wèn)題分析1. 變軌原理及過(guò)程精心整理人造衛(wèi)星的發(fā)射過(guò)程要經(jīng)過(guò)多次變軌方可到達(dá)預(yù)定軌道，如圖4-5-2所示。圖 4-5-2(1) 為了節(jié)省能量，在赤道上順著地球自轉(zhuǎn)方向發(fā)射衛(wèi)星到圓軌道I上。(2) 在A點(diǎn)點(diǎn)火加速，由于速度變大，萬(wàn)有引力不足以提供向心力，衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng)進(jìn)入橢圓 軌道U。(3) 在B點(diǎn)(遠(yuǎn)地點(diǎn))再次點(diǎn)火加速進(jìn)入圓形軌道川。2. 三個(gè)運(yùn)行物理量的大小比較(1) 速度：設(shè)衛(wèi)星在圓軌道I和川上運(yùn)行時(shí)的速率分別為VI、V3,在軌道U上過(guò)

4、A點(diǎn)和B點(diǎn)速率分別為Va、Vb。在A點(diǎn)加速，則Va> Vi，在B點(diǎn)加速，則V3> Vb，又因Vi> V3，故有Va> Vi> V3> VB。(2) 加速度：因?yàn)樵贏點(diǎn)，衛(wèi)星只受到萬(wàn)有引力作用，故不論從軌道I還是軌道U上經(jīng)過(guò)A點(diǎn)，衛(wèi)星的加速度都相同，同理，經(jīng)過(guò) B點(diǎn)加速度也相同。(3) 周期：設(shè)衛(wèi)星在I、U、川軌道上運(yùn)行周期分別為T(mén)i、T2、T3,軌道半徑分別為ri、匕(半一 一 ； L-長(zhǎng)軸)、r3，由開(kāi)普勒第三定律二k可知TivT2VT3。方法規(guī)律衛(wèi)星變軌的實(shí)質(zhì)(1)當(dāng)衛(wèi)星的速度突然增加時(shí)，Gv m,即萬(wàn)有引力不足以提供向心力， 衛(wèi)星將做離心運(yùn)動(dòng)，脫離原來(lái)

5、的圓軌道，軌道半徑變大，當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入新的軌道穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)由=可知其運(yùn)行速度比原軌道時(shí)減小。(2)當(dāng)衛(wèi)星的速度突然減小時(shí)，G> m,即萬(wàn)有引力大于所需要的向心力，衛(wèi)星將做近心運(yùn)動(dòng)，pI脫離原來(lái)的圓軌道，軌道半徑變小，當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入新的軌道穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)由=可知其運(yùn)行速度比原軌道時(shí)增大。衛(wèi)星的發(fā)射和回收就是利用這一原理。要點(diǎn)四宇宙多星模型1. 宇宙雙星模型(1) 兩顆行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力是由它們之間的萬(wàn)有引力提供的，故兩行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小相等。(2) 兩顆行星均繞它們連線上的一點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因此它們的運(yùn)行周期和角速度是相等的。(3) 兩顆行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 r1和2與兩行星間距L的大小關(guān)系：r1 + r2 = L。2. 宇宙三星模型(1)如圖4-5-6所示，三顆質(zhì)量相等的行星，一顆行星位于中心位置不動(dòng)，另外兩顆行星圍繞它 做圓周運(yùn)動(dòng)。這三顆行星始終位于同一直線上，中心行星受力平衡。運(yùn)轉(zhuǎn)的行星由其余兩顆行星的引力提供向心力：+= ma向精心整理 兩行星轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相同，周期、角速度、線速度的大小相等。圖 4-5-6(2)如圖4-5-7所示，三顆質(zhì)量相等的行星位于一正三角形的頂點(diǎn)處，都繞三角形的中心做圓周 運(yùn)動(dòng)。每顆行星運(yùn)行所需向心力都由其余兩顆行星