人造卫星问题(好)ppt课件

1、1天天 体体 运运 动动 问问 题题人造卫星系列人造卫星系列2 2222G M mm v2= m r= m r 1rTr3 G M1v = 2rr 33rT = 2r 3G M 33G M1v = 4rr422RMmGRmv122211,vRMmGRmv使使卫星加速到5如图所示，如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道三轨道中可以作为卫星轨道的是哪些？的是哪些？abc知识构建与题型演练知识构建与题型演练6赤道轨道赤道轨道极地轨道极地轨道1.人造卫星的轨道平面：所有人造卫星的人造卫星的轨道平面：所有人造卫星的轨道均轨道均以地心为圆心以地心为圆心卫星可以分为赤道卫星、极地卫星和其他卫星卫星可以

2、分为赤道卫星、极地卫星和其他卫星其他轨道其他轨道7 把天体（或人造卫星）的运动看成是把天体（或人造卫星）的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供2.2.解决天体（卫星）运动问题的基本思路：解决天体（卫星）运动问题的基本思路：(1)(1)建立模型：建立模型：2222)2(TmrmrrvmrMmG这是本章的这是本章的主线索主线索。（2）在地面附近万有引力近似等于物体的重力，）在地面附近万有引力近似等于物体的重力，mgRMmG=2这是本章的这是本章的副线索副线索。2= gRGM若已知地球表面的重力加速度若已知地球表面的重力加速度g和地球半径和地球半

3、径R，可以，可以用用gR2替换替换GM，由于这种代换的重要性，通常被称，由于这种代换的重要性，通常被称为为黄金代换黄金代换。由上式得：由上式得：8越高越慢越高越慢卫星的各物理量随轨道半径的变化而变化的规律：卫星的各物理量随轨道半径的变化而变化的规律：9题型一：卫星的轨道参量的分析与求解题型一：卫星的轨道参量的分析与求解10造造113 3万有引力作用下的圆周运动万有引力作用下的圆周运动 【例3】人造地球卫星与现代人的生活有着密切的联系，关于做圆周运动的人造地球卫星，下列说法正确的是(已知地球半径为6400km)() A轨道半径越大，线速度越大 B运行的速率可能为8.3km/s C轨道半径越大，周

4、期越大 D运动的周期可能为80min 12关于地球同步卫星的五个关于地球同步卫星的五个“一定一定”轨道平面一定：轨道平面与轨道平面一定：轨道平面与共面共面周期一定：与地球自转周期周期一定：与地球自转周期，即，即T24 h.角速度一定：与地球自转的角速度角速度一定：与地球自转的角速度 。赤道平面赤道平面相同相同相同相同与地球自转方向相同即与地球自转方向相同即自西向东运动自西向东运动。绕行方向：绕行方向：132002RGMgmgRMmG22hRGMgmghRGMmhh4.地球及行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题地球及行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题（1）不考虑地球自转影响：）不考虑地球自

5、转影响： 表面重力加速度： (2)空中重力加速度（离地面空中重力加速度（离地面h处）：处）：14对于对于稳定运行状态稳定运行状态的卫星：的卫星：运行速率不变运行速率不变；轨道半径不变轨道半径不变；万有引力提供向心力万有引力提供向心力，即，即 成立成立.rvmrMmG22=其运行速度与其运行轨道处于一一对应关系，即每一其运行速度与其运行轨道处于一一对应关系，即每一轨道都有一确定速度相对应轨道都有一确定速度相对应 而不稳定运行的卫星则不具备上述关系，其运行速而不稳定运行的卫星则不具备上述关系，其运行速率和轨道半径都在发生着变化。率和轨道半径都在发生着变化。万有引力做功万有引力做功，我们，我们将其称

6、为将其称为不稳定运行不稳定运行即即变轨运动。变轨运动。 题型二：同步卫星、近地卫星、地球赤道上物体运题型二：同步卫星、近地卫星、地球赤道上物体运动的特点动的特点153.求中心天体质量、密度求中心天体质量、密度： 方法一方法一： 即先要观测出该天体周围的某颗卫星的轨道即先要观测出该天体周围的某颗卫星的轨道半径半径r和运转周期和运转周期T。 方法二：在星球表面：在星球表面： 即先要观测出该天体的即先要观测出该天体的g表表和自身半径和自身半径R就可就可求出天体质量。求出天体质量。232224)2(GTrMrTmrMmGGRgMmgRMmG22表表16平均密度平均密度32332323344RGTrRG

7、TrVM若卫星紧贴地表运行：若卫星紧贴地表运行： ，即只要测出其近地卫星的周期即只要测出其近地卫星的周期T，就可求，就可求出该天体的平均密度。出该天体的平均密度。23,GTRr175.5.卫星的变轨问题卫星的变轨问题卫星做卫星做离心运动离心运动，轨道半径变大，到，轨道半径变大，到高轨道高轨道后后达到新的稳定运行状态达到新的稳定运行状态 卫星做卫星做向心运动向心运动，轨道半径减小，轨道半径减小，到低轨到低轨道后道后达到新的稳定运行状态达到新的稳定运行状态rvmrMmG22卫星变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向卫星变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；心力的大小关系判断；r

8、GMv 稳定在新轨道上的运行速度变化由稳定在新轨道上的运行速度变化由 判断判断18题型三、卫星的变轨问题题型三、卫星的变轨问题19VF引rvmF2向2rMmGF 引向引FF F引引F向向F引引F向向卫星变轨原理卫星变轨原理MmA点速度点速度内小外大内小外大（在（在A点看轨迹）点看轨迹）在在A点万有引力点万有引力相同相同A20思考：思考：人造卫星在人造卫星在低轨道上运行低轨道上运行，要想让其在，要想让其在高轨道上运行高轨道上运行，应采取什么措施？，应采取什么措施？在在低轨道上加速低轨道上加速，使其沿，使其沿椭椭圆轨道圆轨道运行，当行至椭圆轨运行，当行至椭圆轨道的道的远点远点处时再次处时再次加速加

9、速，即，即可使其沿可使其沿高轨道运行高轨道运行。卫星变轨原理卫星变轨原理1 1、卫星在二轨道相切点、卫星在二轨道相切点万有引力万有引力相同相同速度速度内小外大内小外大（切点看轨迹）（切点看轨迹）2 2、卫星在椭圆轨道运行、卫星在椭圆轨道运行近地点近地点-速度速度大大，动能大，动能大远地点远地点-速度速度小小，动能小，动能小21221RMmGRmv122222,vRMmGRmv使使卫星加速到R卫星在圆轨卫星在圆轨道运行速度道运行速度V1V2900减小减小卫星变轨原理卫星变轨原理2223223LMmGLmv卫星变轨原理卫星变轨原理242244LMmGLmvv ，使使使使卫卫星星加加速速到到2526

10、v1v2v3v427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运动，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道2与轨道1相切于近地点Q，轨道2与轨道3相切于远地点P，如图所示。设卫星在圆轨道1运动的速率为V1，在圆轨道3运行的速率为V3，在椭圆轨道2的近地点的速率为V2，在远地点的速率为V4，则：它们的速度大小关系为_；加速度大小关系为_。28v1v2v3v429 1 1、如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至、如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至近地近地圆轨道圆轨道1 1，然后经点火使其沿，然后经点火使其沿椭圆轨道椭圆轨道2 2运行；最后再次运行；最后

11、再次点火将其送入同步点火将其送入同步圆轨道圆轨道3 3。轨道。轨道1 1、2 2相切于相切于P P点，点，2 2、3 3相切于相切于Q Q点。当卫星分别在点。当卫星分别在1 1、2 2、3 3上正常运行时，以下上正常运行时，以下说法正确的是（说法正确的是（ ） A A、在轨道、在轨道3 3上的速率大上的速率大 于于1 1上的速率上的速率 B B、在轨道、在轨道3 3上的角速度上的角速度 小于小于1 1上的角速度上的角速度 C C、在轨道、在轨道2 2上经过上经过Q Q点时点时 的速率等于在轨道的速率等于在轨道3 3上经过上经过Q Q点时的速率点时的速率 D D、在轨道、在轨道1 1上经过上经过P P点时的加速度等于在轨道点时的加速度等于在轨道2 2上上 经过经过P P点时的加速度点时的加速度 QQP P231BD30双星问题双星问题mm2m2m1m1or2r1在天体运动中，把两颗