【课件】+宇宙航行(卫星发射、变轨、对接问题)课件高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

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1、卫星变轨及双星模型高中物理（必修二）第七章专题(卫星发射、变轨、对接 问题同步卫星 双星及追击问题)星空浩瀚，科学探索永无止境。我国航天事业取得巨大成就，2020 年12 月，嫦娥五号成功带回1731 克月壤返回地球。你知道嫦娥探测器是如何飞向月球的吗？一、卫星变轨C一.卫星发射：(1).用多级火箭加速使卫星进入轨道F引F向,卫星做近心运动(2).进入轨道时，思考：卫星绕地球可能做什么运动？若F引=F向,卫星绕地球做匀速圆周运动对 于 低 轨 道 卫 星 来 说 一 般 直 接 入 轨,即 最 后一 级 火 箭 发 动 机 关 机 后,就 可 进 入 预 定 轨 道。而中、高 轨 道 卫 星

2、的 发 射 需 要 滑 行 入 轨,一 般 经 历以下三个阶段：停泊轨道：h=200km400km 的圆形轨道转移轨道：即图中椭圆形轨道,地球为焦点同步轨道：调整姿态实现电磁通讯二.卫星变轨我国在2018.11.1 发射了第41颗北斗导航同步卫星，那么如何让卫星进入预定轨道呢？二、同步卫星的轨道是一条圆形轨道，它的轨道平面与赤道平面重合。三、同步卫星的周期 T=2 4 h同步卫星的角速度和地球自转的角速度相同，是确定的数值。根据四、同步卫星的高度得：r=42000km高 度：h=r-R=36000km五、同步卫星的线速度得：v=3.08km/s同步卫星的特点：赤道正上方，特定高度圆轨道，轨道半

3、径，线速度，角速度，周期都是定值七、同步卫星的通讯功能注:1.图中A 点为椭圆轨道与圆轨道的切点,图中B 点为椭圆轨道与圆轨道的切点课堂探究一：(1).从圆轨道变为椭圆轨道,需要在A 点加速还是减速？2.图中除了A、B 两点变轨时需点火变速,其它地方运行时均关闭推进器,依靠惯性滑行(2).从椭圆轨道的A 点运动到B 点,运行的速度变大还是变小？(3).从椭圆轨道变为圆轨道,需要在B 点加速还是减速？(4).若在圆轨道上运行的速度为v 在圆轨道上运行的速度为v 在椭圆轨道上运行时经过A 点的速度为vA 在椭圆轨道上运行时经过B 点的速度为vB 试比较v、v、vA、vB 的大小 vA v v vB

4、(5).若在圆轨道上运行的周期为T 在椭圆轨道上运行的周期为T 在圆轨道上运行的周期为T 试比较T、T、T 的大小T T T(6).若在圆轨道上运行时经过A 点的加速度为a 在圆轨道上运行时经过B 点的加速度的为a 在椭圆轨道上运行时经过A 点的加速度为aA 在椭圆轨道上运行时经过B 点的加速度为aB 试比较a 与aA、a 与aB 的大小 aA=a a=aB 4.比较：1.切点A 点(1).匀速圆周离心运动:加速 vA v 3.切点B 点(1).近心运动匀速圆周:加速 v vB 2.从A 点B 点(1).开普勒第二定律:速度变小卫星变轨总结(1).vA v v vB(2).aA=a a=aB(

5、3).T T T 二、双星模型1、双星模型定义：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统，如图。2、双星模型的特点双星的角速度、周期相等双星的向心力大小相等双星的轨道半径的特点【探究】宇宙中两个相距较近的天体称为“双星”，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，但两者不会因万有引力的作用而吸引到一起。设两者的质量分别为m1和m2，两者相距为L，分析：(1)双星的轨道半径之比；(2)双星的线速度之比；(3)双星的角速度。二、双星模型3、多星模型的特点与多星模型相似，围绕某一固定点做同周期的匀速圆周运动。但是，需要关注他们所受多个万有引力，其合力提供向心力。n n n n【例3

6、】（多选）宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至因为万有引力的作用而吸引到一起。如图所示，某双星系统中A、B两颗天体绕O 点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比rArB12，则两颗天体的()n n A 质量之比mAmB21n n B 角速度之比AB12n n C 线速度大小之比vAvB21n n D 向心力大小之比FAFB11FFF合r三、天体的追及相遇问题14 例1(多 选)发 射 地 球 同 步 卫 星 时，先 将 卫 星 发 射 至 近 地 圆 轨 道1，然 后 经点 火，使 其 沿 椭 圆 轨 道2运 行，最 后 再 次 点 火，将 卫

7、 星 送 入 同 步 圆 轨 道3.轨 道1、2相 切 于Q 点，轨 道2、3相 切 于P 点，如 图 所 示 当 卫 星 分 别 在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是()A 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B 卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C 卫星在轨道1上经过Q 点时的加速度大于它在轨道2上经过Q 点时的加速度D 卫星在轨道2上经过P 点时的加速度等于它在轨道3上经过P 点时的加速度系统集成 第79页BD 针 对 训 练1 2019年1月15日，嫦 娥 四 号 生 物 科 普 试 验 载 荷 项 目 团 队 发 布 消息 称 停 留 在 月 球 上 的“嫦

8、娥 四 号”探 测 器 上 的 一 颗 棉 花 种 子 已 经 发 芽，这 是人 类 首 次 在 月 球 上 进 行 生 物 生 长 实 验 如 图 所 示，“嫦 娥 四 号”先 在 环 月 圆轨 道 上 运 动，接 着 在 上 的A 点 实 施 变 轨 进 入 近 月 的 椭 圆 轨 道，再 由近月点B 实施近月制动，最后成功登陆月球，下列说法正确的是()A.“嫦娥四号”沿轨道运行的周期大于沿轨道运行的周期B.“嫦娥四号”沿轨道运动至A 点时，需制动减速才能进入轨道C.“嫦娥四号”沿轨道运行时，在A 点的加速度大小大于在B 点的加速度大小D.“嫦娥四号”在轨道上由A 点运行到B 点的过程中，

9、速度逐渐减小系统集成 第80页B5(多 选)中 国 自 行 研 制 的“神 州 八 号”飞 船 与“天 宫 一 号”目 标 飞 行 器 在 距 离地 球 高 为h 的 轨 道 上 实 现 自 动 对 接，为 未 来 空 间 站 建 设 迈 出 了 关 键 一 步 对 接 前，它 们 的 运 动 轨 迹 如 图 所 示，假 设“天 宫 一 号”绕 地 球 做 匀 速 圆 周 运动 的 轨 道 半 径 为r，周 期 为T，“神 州 八 号”运 行 的 轨 道 为 椭 圆，且 两 轨 道 相切于远地点P，已知引力常量为G.则下列说法正确的是()A 在远地点P 处，“神舟八号”的加速度与“天宫一号”的加速度相等B 根据题中条件可以计算出地球的平均密度C 根据题中条件可以计算出“天宫一号”的质量D 要实现“神舟八号”与“天宫一号”在远地点P 处对接，“神舟八号”需在靠近P 处点火减速系统集成 第82页AB三.卫星对接 4.比较：1.切点A 点(1).匀速圆周离心运动:加速 vA v 3.切点B 点(1).近心运动匀速圆周:加速 v vB 2.从A 点B 点(1).开普勒第二定律:速度变小(1).vA v v vB(2).aA=a a=aB(3).T T T 课堂小结