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1、同步卫星的发射过程和运行（变轨问题）同步卫星的发射过程和运行（变轨问题） 浏 阳 一 中 柳 树 旺地球同步卫星又叫通信卫星，和我地球同步卫星又叫通信卫星，和我们的生活联系密切，那么同学们了们的生活联系密切，那么同学们了解地球同步卫星的发射过程吗？解地球同步卫星的发射过程吗？同步卫星的发射过程和运行（变轨问题）同步卫星的发射过程和运行（变轨问题）1.一般卫星发射过程（轨道较低）一般卫星发射过程（轨道较低）垂直起飞垂直起飞 -转弯飞行转弯飞行-进入轨道（仍然有进入轨道（仍然有稀薄气体存在）稀薄气体存在）1.垂直起飞的加速问题垂直起飞的加速问题 -需用到的知识（牛顿运动定律）需用到的知识（牛顿运动

2、定律）2.卫星进入轨道受阻力的渐变问题卫星进入轨道受阻力的渐变问题 -需用到的知识（万有引力与做圆周需用到的知识（万有引力与做圆周运动所需向心力关系）运动所需向心力关系）这样运动过程可能考察的问题：例例1（多选）（多选）2012年年6月月18日，神州九号飞船与天日，神州九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面宫一号目标飞行器在离地面343km的近圆形轨道的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接对接上成功进行了我国首次载人空间交会对接对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气，下面说法轨道所处的空间存在极其稀薄的大气，下面说法正确的是（）正确的是（）a为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第为实现

3、对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间一宇宙速度和第二宇宙速度之间b如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加动能可能会增加c如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低d航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用员不受地球引力作用bc规律总结： 1.由于某个因素的影响使卫星的轨道半径由于某个因素的影响使卫星的轨道半径发生缓慢变化（逐渐变大或逐渐变小），发生缓慢变化（逐渐变大或逐渐变小），由于半径变化缓慢，卫星每一周的运动由于半

4、径变化缓慢，卫星每一周的运动仍可看做是匀速圆周运动。仍可看做是匀速圆周运动。 2.解决此类问题关键：首先判断这种变轨解决此类问题关键：首先判断这种变轨的离心还是近心；然后再判断其他相关的离心还是近心；然后再判断其他相关物理量的变化情况。物理量的变化情况。地面地面近地轨近地轨道道1(停泊轨道停泊轨道)转移轨转移轨道道2同步轨同步轨道道32.同步卫星的发射过程（轨道较高）同步卫星的发射过程（轨道较高）123pq1.三条轨道上各物理量分析比较三条轨道上各物理量分析比较 -需要用到的知识（公式分析）需要用到的知识（公式分析）2.圆与椭圆轨道之间的突变圆与椭圆轨道之间的突变 -需要用的知识（万有引力与向

5、需要用的知识（万有引力与向心力的供需关系）心力的供需关系）123pq这样的运动可能考察的问题：请同学们分析下面几个物理量的大小关系 1.线速度： 关系 2.周期： 关系 3加速度： 和 关系 和 关系1qv2qv2pv3pv1t2t3t1qa2qa2pa3pa123pq 例例2 发发射地球同步射地球同步卫星时卫星时, 先将卫星发射至近先将卫星发射至近地圆轨道地圆轨道1, 然后经点火然后经点火, 使使其沿椭圆轨道其沿椭圆轨道2运行运行, 最后再最后再一次点火一次点火, 将卫星送入同步轨道将卫星送入同步轨道3. 轨道轨道1、2相切相切于于q (点点, 轨道轨道2、3相切于相切于p点点, 如图如图所

6、示所示, 则当卫星分别在则当卫星分别在1、2、3轨道上正常轨道上正常运行时运行时, 以下说法正确以下说法正确的是的是( )123pqa. 卫星在轨道卫星在轨道3上的速率大于在轨道上的速率大于在轨道1上上的速率的速率b. 卫星在轨道卫星在轨道3上的角上的角速度小于在轨道速度小于在轨道1上的角速度上的角速度c. 卫星在轨道卫星在轨道1上经过上经过q点时的加速度大于它在轨道点时的加速度大于它在轨道2上经过上经过q点时的加速度点时的加速度d. 卫星在轨道卫星在轨道2上经过上经过p点时的速度小于点时的速度小于它在轨道它在轨道3上经过上经过p点时的速度点时的速度123pqa. 卫星在轨道卫星在轨道3上的速

7、率大于在轨道上的速率大于在轨道1上上的速率的速率b. 卫星在轨道卫星在轨道3上的角上的角速度小于在轨道速度小于在轨道1上的角速度上的角速度c. 卫星在轨道卫星在轨道1上经过上经过q点时的加速度大于它在轨道点时的加速度大于它在轨道2上经过上经过q点时的加速度点时的加速度d. 卫星在轨道卫星在轨道2上经过上经过p点时的速度小于点时的速度小于它在轨道它在轨道3上经过上经过p点时的速度点时的速度bd123pq【例【例3】我国未来将建立月球基地，并在绕月我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站轨道上建造空间站. .如图如图4-2-24-2-2所示，关闭动力所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作用下

8、经椭圆轨道向月的航天飞机在月球引力作用下经椭圆轨道向月球靠近，并将与空间球靠近，并将与空间站在站在b b处对接处对接. .已知空已知空间站绕月轨道半径为间站绕月轨道半径为r r，周期为，周期为t t，万有，万有引力常量为引力常量为g g，下列，下列说法中正确的是说法中正确的是（ ）a.a.图中航天飞机在飞向图中航天飞机在飞向b b处的过程中，月球引处的过程中，月球引力做正功力做正功b.b.航天飞机在航天飞机在b b处由椭圆轨道进入空间站轨道处由椭圆轨道进入空间站轨道必须点火加速必须点火加速c.c.根据题中条件可以根据题中条件可以算出月球质量算出月球质量d.d.根据题中条件可以根据题中条件可以算

9、出空间站受到月球算出空间站受到月球引力的大小引力的大小a.a.图中航天飞机在飞向图中航天飞机在飞向b b处的过程中，月球引处的过程中，月球引力做正功力做正功b.b.航天飞机在航天飞机在b b处由椭圆轨道进入空间站轨道处由椭圆轨道进入空间站轨道必须点火加速必须点火加速c.c.根据题中条件可以根据题中条件可以算出月球质量算出月球质量d.d.根据题中条件可以根据题中条件可以算出空间站受到月球算出空间站受到月球引力的大小引力的大小ac规律总结：1.动力学分析：动力学分析： 圆周运动：圆周运动： 离心运动：离心运动： 近心运动：近心运动： 2.能量的分析：能量的分析： 航天器在确定轨道上运行时机械能守恒，在不同的轨道上运航天器在确定轨道上运行时机械能守恒，在不同的轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大机械能越大