教育专题：卫星变轨问题-公开课.ppt

《教育专题：卫星变轨问题-公开课.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《教育专题：卫星变轨问题-公开课.ppt（21页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、结结束放映束放映返回目返回目录录第第1 1页页数字媒体数字媒体资资源源库库近地近地卫卫星星近地近地卫卫星、赤道上物体及同步星、赤道上物体及同步卫卫星的运行星的运行问题问题 疑点疑点诠释诠释1.三种匀速三种匀速圆圆周运周运动动的比的比较较(1)轨轨道半径：道半径：r同同r近近r物物(2)运行周期：运行周期：T近近a同同a物物(4)动动力学力学规规律：近地律：近地卫卫星和同步星和同步卫卫星都只由万有引力充当星都只由万有引力充当向心力赤道上的物体由万有引力和地面支持力的合力充向心力赤道上的物体由万有引力和地面支持力的合力充当向心力，它的运当向心力，它的运动规动规律不同于律不同于卫卫星的运星的运动规动

2、规律律 赤道上赤道上的物体的物体同步同步卫卫星星易混辨析易混辨析结结束放映束放映返回目返回目录录第第2 2页页数字媒体数字媒体资资源源库库转转 解析解析比比较较a1和和a2同步同步卫卫星与赤星与赤道上物体的角道上物体的角速度相同速度相同据据a2r分析分析比比较较v1和和v2同步同步卫卫星与星与贴贴近地面的近地面的卫卫星星皆由万有引力皆由万有引力提供向心力提供向心力结结束放映束放映返回目返回目录录第第3 3页页数字媒体数字媒体资资源源库库【例【例2】地球赤道上有一物体随地球的自地球赤道上有一物体随地球的自转转，所受的向心力，所受的向心力为为F1，向心加速度，向心加速度为为a1，线线速度速度为为v

3、1，角速度，角速度为为1；绕绕地球表面附地球表面附近做近做圆圆周运周运动动的人造的人造卫卫星星(高度忽略高度忽略)，所受的向心力，所受的向心力为为F2，向心，向心加速度加速度为为a2，线线速度速度为为v2，角速度，角速度为为2；地球的同步；地球的同步卫卫星所受的星所受的向心力向心力为为F3，向心加速度，向心加速度为为a3，线线速度速度为为v3，角速度，角速度为为3；地球；地球表面的重力加速度表面的重力加速度为为g，第一宇宙速度，第一宇宙速度为为v，假，假设设三者三者质质量相等，量相等，则则()AF1F2F3 Ba1a2ga3Cv1v2vv3 D13T3 ;132r1=r2v3v1 a2a3a1

4、 ;F2F3F1转转 解析解析结结束放映束放映返回目返回目录录第第4 4页页数字媒体数字媒体资资源源库库注意各注意各卫卫星所星所处处位置，位置，根据各自遵从的根据各自遵从的规规律律进进行分析行分析.转转 解析解析结结束放映束放映返回目返回目录录第第5 5页页数字媒体数字媒体资资源源库库【跟踪【跟踪训练训练】(多多选选)如如图图所示，所示，a为为地球赤道上的物体，地球赤道上的物体，b为为沿地沿地球表面附近做匀速球表面附近做匀速圆圆周运周运动动的人造的人造卫卫星，星，c为为地球同步地球同步卫卫星星.关于关于a、b、c做匀速做匀速圆圆周运周运动动的的说说法中正确的是（法中正确的是（）A地球地球对对b

5、、c两星的万有引力提供了向心力，因此只有两星的万有引力提供了向心力，因此只有a受重受重力，力，b、c两星不受重力两星不受重力B周期关系周期关系为为TaTcTbC线线速度的大小关系速度的大小关系为为vavcabac转转解析解析结结束放映束放映返回目返回目录录第第7 7页页数字媒体数字媒体资资源源库库结结束放映束放映返回目返回目录录第第8 8页页数字媒体数字媒体资资源源库库 万有引力万有引力不不够够提供向心力提供向心力卫卫星如何从星如何从圆轨圆轨道道进进入入椭圆轨椭圆轨道道 ，解解释释原因？原因？卫卫星在星在P P处处向后向后喷喷火火加速加速离心离心运运动动椭圆椭圆P P圆圆I I为椭圆为椭圆的内

6、切的内切圆圆结结束放映束放映返回目返回目录录第第9 9页页数字媒体数字媒体资资源源库库卫卫星如何从星如何从椭圆轨椭圆轨道道进进入入圆轨圆轨道道 ，解解释释原因？原因？卫卫星在星在Q Q处处向后向后喷喷火火加速加速 万有引力万有引力不不够够提供向心力提供向心力离心离心运运动动圆圆QQ圆圆IIIIII为椭圆为椭圆的外切的外切圆圆结结束放映束放映返回目返回目录录第第1010页页数字媒体数字媒体资资源源库库卫卫星星变轨总结变轨总结1、从内（低）到外（高）要加速、从内（低）到外（高）要加速2、从外（高）到内（低）要减速、从外（高）到内（低）要减速结结束放映束放映返回目返回目录录第第1111页页数字媒体数

7、字媒体资资源源库库思考思考1：卫卫星在星在轨轨道道上上经过经过P点点时时的速度的速度大小大小为为 vp1 与它在与它在轨轨道道上上经过经过P点点时时的速度的速度大小大小为为vp2，试试比比较较二者大小关系？二者大小关系？vp2vp1追追问问：在：在椭圆轨椭圆轨道上道上P点与点与Q点点的速度大小相等的速度大小相等吗吗？卫卫星星变轨变轨中速度的关系中速度的关系vPvQP PQ结结束放映束放映返回目返回目录录第第1212页页数字媒体数字媒体资资源源库库 思考思考2：卫卫星在星在轨轨道道上上经过经过Q点点时时的速的速度度为为大小大小 vQ3 与它在与它在轨轨道道上上经过经过Q点点时时的的速度大小速度大

8、小为为vQ4，试试比比较较二者大小关系？二者大小关系？vQ4vQ3P PQQ卫卫星星变轨变轨中速度的关系中速度的关系结结束放映束放映返回目返回目录录第第1313页页数字媒体数字媒体资资源源库库思考思考3：比比较卫较卫星在星在轨轨道道上上经过经过P点点时时的加速度的加速度ap1 与它在与它在轨轨道道上上经过经过P点点时时的加速度的加速度ap2 的大小？的大小？P P卫卫星星变轨变轨中加速度的关系中加速度的关系结结束放映束放映返回目返回目录录第第1414页页数字媒体数字媒体资资源源库库例例1.1.20092009年年5 5月，航天月，航天飞飞机在完成机在完成对对哈勃空哈勃空间间望望远镜远镜的的维维

9、修任修任务务后，在后，在A A点从点从圆圆形形轨轨道道进进入入椭圆轨椭圆轨道道，B B为轨为轨道道上的一点，上的一点，如如图图所示，关于航天所示，关于航天飞飞机的运机的运动动，下列，下列说说法中正确的有法中正确的有 （）A.A.在在轨轨道道上上经过经过A A的速度小于的速度小于经过经过B B的速度的速度B.B.在在轨轨道道上上经过经过A A的速度小于在的速度小于在轨轨道道上上经过经过A A的速度的速度C.C.在在轨轨道道上上经过经过A A的加速度等于在的加速度等于在轨轨道道上上经过经过A A的加速度的加速度D.D.在在轨轨道道上上经过经过A A的加速度小于在的加速度小于在轨轨道道上上经过经过A

10、 A的加速度的加速度ABC 结结束放映束放映返回目返回目录录第第1515页页数字媒体数字媒体资资源源库库例例2 2：在太空中有两在太空中有两飞飞行器行器a a、b b，它，它们们在在绕绕地球的同一地球的同一圆圆形形轨轨道上同向运行，道上同向运行，a a在前在前b b在后，它都配有能沿运在后，它都配有能沿运动动方向向前或方向向前或向后向后喷喷气的气的发动发动机，机，现现要想要想b b 尽快追上尽快追上a a 并完成并完成对对接，接，b b应应采采取的措施是（取的措施是（）A A、沿运、沿运动动方向方向喷喷气气 B B、先沿运、先沿运动动方向方向喷喷气，气，后沿运后沿运动动反方向反方向喷喷气气C

11、C、沿运、沿运动动反方向反方向喷喷气气 D D、先沿运、先沿运动动反方向反方向喷喷气，气，后沿运后沿运动动方向方向喷喷气气Bab减速减速V增大增大减速减速结结束放映束放映返回目返回目录录第第1616页页数字媒体数字媒体资资源源库库“双星双星”问题问题两两颗质颗质量可以相比的恒星相互量可以相比的恒星相互绕绕着两者着两者连线连线上上某固定点旋某固定点旋转转的的现现象，叫双星。象，叫双星。对对于其中一于其中一颗颗来来说说，另一，另一颗颗就是其就是其“伴星伴星”。0m1m2结结束放映束放映返回目返回目录录第第1717页页数字媒体数字媒体资资源源库库1.1.两两两两颗颗颗颗恒星均恒星均恒星均恒星均围绕围

12、绕围绕围绕共同的旋共同的旋共同的旋共同的旋转转转转中心做中心做中心做中心做匀速匀速匀速匀速圆圆圆圆周运周运周运周运动动动动。2.2.两两两两颗颗颗颗恒星与旋恒星与旋恒星与旋恒星与旋转转转转中心中心中心中心时时时时刻三刻三刻三刻三点共点共点共点共线线线线，即两，即两，即两，即两颗颗颗颗恒星恒星恒星恒星角速度相同，角速度相同，角速度相同，角速度相同，周期相同周期相同周期相同周期相同。3.3.两恒星之两恒星之两恒星之两恒星之间间间间万有引力万有引力万有引力万有引力分分分分别别别别提提提提供了两恒星的向心力，是一供了两恒星的向心力，是一供了两恒星的向心力，是一供了两恒星的向心力，是一对对对对作作作作用

13、力和反作用力。用力和反作用力。用力和反作用力。用力和反作用力。4.4.两两两两颗颗颗颗恒星恒星恒星恒星间间间间的距离等于双星的距离等于双星的距离等于双星的距离等于双星做做做做圆圆圆圆周运周运周运周运动动动动的的的的轨轨轨轨道半径的和。道半径的和。道半径的和。道半径的和。双星运双星运动动的特点的特点：结结束放映束放映返回目返回目录录第第1818页页数字媒体数字媒体资资源源库库典例剖析:例例1.1.在天体运在天体运动动中，把两中，把两颗颗相距很近的恒星称相距很近的恒星称为为双星，双星，这这两两颗颗星必星必须须各自以一定的速率各自以一定的速率绕绕某一某一中心中心转动转动才不至于由于万有引力而吸在一起

14、。才不至于由于万有引力而吸在一起。已知两恒星的已知两恒星的质质量分量分别为别为MM1 1和和MM2 2两恒星距离两恒星距离为为L L。求：。求：(1)(1)两恒星两恒星转动转动中心的位置；中心的位置；(2)(2)转动转动的的角速度。角速度。结结束放映束放映返回目返回目录录第第1919页页数字媒体数字媒体资资源源库库 分分析析：如如图图所所示示，两两颗颗恒恒星星分分别别以以转转动动中中心心OO作作匀匀速速圆圆周周运运动动，角角速速度度相相同同，设设MM1 1的的转转动动半半径径为为r r1 1，MM2 2的的转转动动半半径径为为r r2 2=L-r=L-r1 1；它它们们之之间间的的万有引力是各

15、自的向心力万有引力是各自的向心力。解答：（解答：（1 1）对对MM1 1，有，有对对MM2 2，有，有O向121221rMLMMGF=结结束放映束放映返回目返回目录录第第2020页页数字媒体数字媒体资资源源库库故故MM1 12 2r r1 1=M=M2 22 2(L-r(L-r1 1)（2 2）将）将r r1 1值值代入式代入式结结束放映束放映返回目返回目录录第第2121页页数字媒体数字媒体资资源源库库 例例2.2.两两个个星星球球组组成成双双星星，它它们们在在相相互互之之间间的的万万有有引引力力作作用用下下，绕绕连连线线上上某某点点做做周周期期相相同同的的匀匀速速圆圆周周运运动动。现现测测得得两两星星中中心心距离距离为为R R，其运，其运动动周期周期为为T T，求两星的，求两星的总质总质量。量。O解析：解析：设设两星两星质质量分量分别为别为MM1 1和和MM2 2，都，都绕连线绕连线上上OO点作周期点作周期为为T T 的的圆圆周运周运动动，星球，星球1 1和星球和星球2 2到到O O 的距离分的距离分别为别为l l 1和和 l l2 2 由万由万有引力定律和牛有引力定律和牛顿顿第二定律及几何条件可得第二定律及几何条件可得l 1l 2M2M1l 1+l2=R联联立解得立解得