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1、2、卫星“变轨” 问题,1、卫星“比较”问题,专题万有引力定律的应用,1,课堂教学,2,课堂教学,3,课堂教学,4,课堂教学,地球,两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它们的质量相等，轨道半径不同,比较它们的向心加速度an、线速度v、角速度 、周期T。,5,课堂教学,计算中心天体的质量M、密度,（当卫星在天体表面上飞行？）,（1）某星体m围绕中心天体M做圆周运动的周期为T，圆周运动的轨道半径为r,（3）中心天体密度,6,课堂教学,7,课堂教学,人造地球卫星：,两极的物体：,赤道上的物体：,近地卫星：,地球表面的物体,（与地球具有相同的0）,即：,即：,8,课堂教学,人造地球卫星,所有卫星的轨
2、道圆心都在地心上,按轨道分类:极地卫星;赤道卫星;其他卫星,9,课堂教学,10,课堂教学,11,课堂教学,12,课堂教学,注意事项：区别赤道上随地球自转的物体、近地卫星与同步卫星：,13,课堂教学,卫星变轨问题,14,课堂教学,卫星变轨问题,15,课堂教学,16,课堂教学,V,F引,F引F向,F引F向,卫星变轨原理,M,m,A点速度内小外大（在A点看轨迹）,在A点万有引力相同,A,17,课堂教学,思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让其在高轨道上运行，应采取什么措施？,在低轨道上加速，使其沿椭圆轨道运行，当行至椭圆轨道的远点处时再次加速，即可使其沿高轨道运行。,卫星变轨原理,1、卫星在二轨道相切
3、点,万有引力相同，加速度相同,速度内小外大（切点看轨迹）,2、卫星在椭圆轨道运行,近地点-速度大，加速度大,远地点-速度小，加速度小,18,课堂教学,1,2,R,卫星在圆轨道运行速度V1,V2,900,减小,卫星变轨原理,19,课堂教学,20,课堂教学,r,卫星变轨原理,21,课堂教学,使卫星进入更高轨道做圆周运动,22,课堂教学,卫星的回收,23,课堂教学,24,课堂教学,卫星变轨,【卫星如何变轨】 以发射同步卫星为例，先进入一个近地的圆轨道，然后在v2点火加速，进入椭圆形转移轨道 （该椭圆轨道的近地点在近地圆轨道上，远地点在同步轨道上），到达远地点时再次自动点火加速，进入同步轨道。,v2v
4、1,v4v3,v1v4,v2v1v4v3,25,课堂教学,v2v1,v4v3,v1v4,结果：v2v1v4v3,v2v3,点火加速：,在椭圆轨道上运行:,第一次变轨：,第二次变轨：,点火加速：,在圆轨道上稳定运行：,26,课堂教学,卫星变轨,【分析思路】,定态运行：,看公式,动态变轨：,分析供需,圆轨道与椭圆轨道的互变：,A点：,加速,椭圆,减速,圆,B点：,近地点,远地点,圆,椭圆,减速,椭圆,加速,圆,圆,椭圆,27,课堂教学,1、如图所示，发射同步卫星时，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；最后再次点火将其送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于P点，2、3相切于Q点。
5、当卫星分别在1、2、3上正常运行时，以下说法正确的是（ ） A、在轨道3上的速率大 于1上的速率 B、在轨道3上的角速度 小于1上的角速度 C、在轨道2上经过Q点时 的速率等于在轨道3上经过Q点时的速率 D、在轨道1上经过P点时的加速度等于在轨道2上 经过P点时的加速度,BD,28,课堂教学,卫星变轨,【例题】如图所示，宇宙飞船B在低轨道飞行，为了给更高轨道的空间站A输送物资，它可以采用喷气的方法改变速度，从而达到改变轨道的目的，以下说法正确的是( ) A、它应沿运行方向方向喷气， 与A对接后周期变小 B、它应沿运行速度反方向喷气， 与A对接后周期变大 C、它应沿运行方向方向喷气， 与A对接后
6、周期变大 D、它应沿运行速度反方向喷气，与A对接后周期变小,B,29,课堂教学,卫星变轨,【练习】宇宙飞船空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可采取的办法是（） A、飞船加速直到追上空间站 B、飞船从原轨道减速至一较低轨道，再加速追上空间站完成对接 C、飞船从原轨道加速至一较高轨道，再减速追上空间站完成对接 D、无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接,BC,30,课堂教学,【练习】发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示。则当
7、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,BD,31,课堂教学,卫星变轨,【练习】如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运行的3颗人造卫星，下列说法正确的是： Ab、c的线速度大小相等，且大于a的线速度 Bb、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度 Cc加速可追上同一轨道上的b，b减速可等到同一轨道上的c Da卫星由于某种原因，轨道
8、半径缓慢减小，其线速度将变小,D,32,课堂教学,2、如图是发射地球同步卫星的简化轨道示意图，先将卫星发射至距地面高度为h1的近地轨道上在卫星经过A点时点火实施变轨，进入远地点为B的椭圆轨道上，最后在B点再次点火，将卫星送入同步轨道.已知地球表面重力加速度为g，地球自转周期为T，地球的半径为R求：,（1）近地轨道上的速度大小； （2）远地点B距地面的高度。,33,课堂教学,解：,34,课堂教学,“嫦娥奔月” 图,35,课堂教学,理性探究 发射、变轨、运行,36,课堂教学,2. 2007年10月24日“嫦娥一号”卫星星箭分离，卫星进入绕 地轨道。在绕地运行时，要经过三次近地变轨：12小时椭圆轨
9、道24小时椭圆轨道48小时椭圆轨道修正轨道 地月转移轨道。11月5日11时，当卫星经过距月球表面高度 为h的A点时，再经三次变轨：12小时椭圆轨道3.5小时椭圆 轨道最后进入周期为T的极月圆轨道 ，如图所示（ ） A.“嫦娥一号”由到需加速、由到需减速 B.发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度 C.在绕月圆轨道上,卫星周期与卫星质量有关 D.卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比 E.在绕月圆轨道上,卫星受地球的引力大于受月球的引力,发射,D,37,课堂教学,3. 2007年10月24日，“嫦娥一号”卫星星箭分离，卫星进入绕 地轨道。在绕地运行时，要经过三次近地变轨：12小时椭圆
10、轨 道24小时椭圆轨道48小时椭圆轨道修正轨道 地月转移轨道。11月5日11时，当卫星经过距月球表面高度 为h的A点时，再经三次变轨：12小时椭圆轨道3.5小时椭圆 轨道最后进入周期为T的极月圆轨道 ，如图所示。 若月球半径为R，试写出月球表面重力加速度的表达式。,发射,38,课堂教学,对接问题：宇宙飞船与空间站的对接,空间站实际上就是一个载有人的人造卫星，那么，地球上的人如何到达空间站，空间站上的人又如何返回地面？这些活动都需要通过宇宙飞船来完成，这就存在一个宇宙飞船与空间站对接的问题。,思考：能否把宇宙飞船先发射到空间站的同一轨道上，再通过加速去追上空间站实现对接呢？,不行，因为飞船加速后
11、做离心运动会偏离原来的圆轨道而无法与空间站对接。,39,课堂教学,飞船首先在比空间站低的轨道运行，当运行到适当位置时，再加速运行到一个椭圆轨道。 通过控制轨道使飞船跟空间站恰好同时运行到两轨道的相切点，此时飞船适当减速，便可实现对接，如图示。,空间站,飞船,对接方法：,40,课堂教学,例：在太空中有两飞行器a、b，它们在绕地球的同一圆形轨道上同向运行，a在前b在后，它都配有能沿运动方向向前或向后喷气的发动机，现要想b 尽快追上a 并完成对接，b应采取的措施是（ ） A、沿运动方向喷气 B、先沿运动方向喷气，后沿运动反方向喷气 C、沿运动反方向喷气 D、先沿运动反方向喷气，后沿运动方向喷气,B,41,课堂教学,作业：,42,课堂教学,V,F引,F引=0,F引F向,F引F向,卫星变轨原理,M,m,速度内小外大（看轨迹）,万有引力相同,43,课堂教学,