天体运动2.ppt

1、地面上的物体、地面上的物体2、卫星的发射、卫星的发射3、卫星的环绕及变轨、卫星的环绕及变轨4、卫星的回收、卫星的回收从卫星的发射到回收谈万有引力应用的四个方面从卫星的发射到回收谈万有引力应用的四个方面以上问题中用到了哪些知识？以上问题中用到了哪些知识？一、一、地面上的物体地面上的物体 问题：问题：1.地面上的物体随地球自转时，其所需地面上的物体随地球自转时，其所需 的向心力与万有引力的关系的向心力与万有引力的关系?2.赤道上的物体所需向心力是它受到的赤道上的物体所需向心力是它受到的 万有引力吗？是否等于重力？若不等万有引力吗？是否等于重力？若不等 其表达式如何其表达式如何?估算：估算：50kg的物体在地球赤道上所需的向心力的物体在地球赤道上所需的向心力 但如果天体的自转较快，则自转的影响就不能忽略。但如果天体的自转较快，则自转的影响就不能忽略。F=1.6N黄金代换黄金代换GM=gR2也就是基于这个原因。也就是基于这个原因。例例1（07桂林质检）某行星上一昼夜的时间为桂林质检）某行星上一昼夜的时间为T=6h，在在该行星赤道处用弹簧秤测得一物体的重力大小比在该行该行星赤道处用弹簧秤测得一物体的重力大小比在该行星两极处小星两极处小10%，则该行星的平均密度是多大？，则该行星的平均密度是多大？（G取取6.671011Nm2/kg2）解：由题意可知赤道处所需的向心力为重力的解：由题意可知赤道处所需的向心力为重力的10%例例2、一物体在地球表面重一物体在地球表面重16N，它在以它在以5m/s2的的加速度加速上升的火箭中的视重为加速度加速上升的火箭中的视重为9N，设地表的重力设地表的重力加速度加速度g=10m/s2。则此火箭离开地球表面的距离是则此火箭离开地球表面的距离是地球半径的（地球半径的（）A1倍倍 B2倍倍 C3倍倍 D4倍倍C二、发射二、发射 发射过程中（超重问题）主要是应用牛二律发射过程中（超重问题）主要是应用牛二律发射过程中（超重问题）主要是应用牛二律发射过程中（超重问题）主要是应用牛二律解决问题解决问题解决问题解决问题；注意重力加速度的变化注意重力加速度的变化注意重力加速度的变化注意重力加速度的变化 三、环绕及变轨三、环绕及变轨1.圆轨道环绕圆轨道环绕 a、向心力的提供、向心力的提供 b、V、T、a 的大小如何比较的大小如何比较 c、gR2=GM 的运用的运用2.如何实现变轨如何实现变轨?例例例例3 3、如图所示，、如图所示，、如图所示，、如图所示，a a为地面上的待发卫星，为地面上的待发卫星，为地面上的待发卫星，为地面上的待发卫星，b b为近为近为近为近地圆轨道卫星，地圆轨道卫星，地圆轨道卫星，地圆轨道卫星，c c为地球同步卫星。三颗卫星质量相为地球同步卫星。三颗卫星质量相为地球同步卫星。三颗卫星质量相为地球同步卫星。三颗卫星质量相同。三颗卫星的线速度分别为同。三颗卫星的线速度分别为同。三颗卫星的线速度分别为同。三颗卫星的线速度分别为V Va a、V Vb b、V Vc c，角速，角速，角速，角速度分别为度分别为度分别为度分别为a a b b c c，周期分别为，周期分别为，周期分别为，周期分别为T Ta a T Tb b T Tc c，向心力，向心力，向心力，向心力分别为分别为分别为分别为F Fa a F Fb b F Fc c，则，则，则，则 A.A.a a=b b=c c B.B.F Fa a=F Fb b=F Fc c C.C.V Va a=V Vb b T Tb babc v4v3v1v2QP 例例例例4 4 4 4、如图所示，某次发射同步卫星时，先进入一个、如图所示，某次发射同步卫星时，先进入一个、如图所示，某次发射同步卫星时，先进入一个、如图所示，某次发射同步卫星时，先进入一个近地的圆轨道，然后在近地的圆轨道，然后在近地的圆轨道，然后在近地的圆轨道，然后在P P点点火加速，进入椭圆形转移轨点点火加速，进入椭圆形转移轨点点火加速，进入椭圆形转移轨点点火加速，进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的道（该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的道（该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的道（该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P P，远地点为，远地点为，远地点为，远地点为同步轨道上的同步轨道上的同步轨道上的同步轨道上的QQ），到达远地点时再次自动点火加速，进），到达远地点时再次自动点火加速，进），到达远地点时再次自动点火加速，进），到达远地点时再次自动点火加速，进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v v1 1，在，在，在，在P P点短时间加速后的速率为点短时间加速后的速率为点短时间加速后的速率为点短时间加速后的速率为v v2 2，沿转移轨道刚到达远地点，沿转移轨道刚到达远地点，沿转移轨道刚到达远地点，沿转移轨道刚到达远地点Q Q 时的速率为时的速率为时的速率为时的速率为v v3 3，在，在，在，在Q Q点短时间加速后进入同步轨道后的点短时间加速后进入同步轨道后的点短时间加速后进入同步轨道后的点短时间加速后进入同步轨道后的速率为速率为速率为速率为v v4 4。试比较。试比较。试比较。试比较v v1 1、v v2 2、v v3 3、v v4 4的大小及的大小及的大小及的大小及P P、QQ两点加速两点加速两点加速两点加速度度度度a ap p、a aQQ的大小。的大小。的大小。的大小。v2 v1 v4 v3a ap p a aQQ 例例5 5、20072007年年1010月月2525日日1717时时5555分，北京航天飞行控制中心对分，北京航天飞行控制中心对“嫦娥一号嫦娥一号”卫星实施首次变轨控制并获得成功。这次变轨是在卫星卫星实施首次变轨控制并获得成功。这次变轨是在卫星运行到远地点时实施的，而此后将要进行的运行到远地点时实施的，而此后将要进行的3 3次变轨均在近地点实次变轨均在近地点实施。施。“嫦娥一号嫦娥一号”卫星的首次变轨之所以选择在远地点实施，是为卫星的首次变轨之所以选择在远地点实施，是为了抬高卫星近地点的轨道高度。同样的道理，要抬高远地点的高度了抬高卫星近地点的轨道高度。同样的道理，要抬高远地点的高度就需要在近地点实施变轨。就需要在近地点实施变轨。右图为右图为“嫦娥一号嫦娥一号“某次在近地点某次在近地点A A由由轨道轨道1 1变轨为轨道变轨为轨道2 2的两个轨道的示意图，的两个轨道的示意图，其中其中B B、C C分别为两个轨道的远地点。关于分别为两个轨道的远地点。关于上述变轨过程及上述变轨过程及“嫦娥一号嫦娥一号”在两个轨道在两个轨道上运动的情况，下列说法中正确的是（上运动的情况，下列说法中正确的是（）A.A.在轨道在轨道1 1的的A A点处应点火加速点处应点火加速 B.B.在轨道在轨道1 1的的A A点处的速度比在轨道点处的速度比在轨道2 2的的A A点处的速度大点处的速度大 C.C.在轨道在轨道1 1的的B B点处的加速度比在轨道点处的加速度比在轨道2 2的的C C点处的加速度大点处的加速度大 D.D.在轨道在轨道1 1的的B B点处的机械能比在轨道点处的机械能比在轨道2 2的的C C点处的机械能大点处的机械能大AC四四、回收、回收1.回收的过程如何变轨回收的过程如何变轨?从嫦娥一号看发射时从嫦娥一号看发射时的变轨与撞月时的变轨比较。的变轨与撞月时的变轨比较。2.回收时的运动规律回收时的运动规律