专题：地球同步卫星和双星模型及变轨问题.ppt

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1、专题：地球同步卫星和双星模型及变轨问题一、地球同步卫星这种卫星绕地球运动的角速度与地球自转的角速度相同，相对于地面静止，所以从地面上看，它总在某地的正上方，因此叫地球同步卫星。疑问：大连的上空有没有地球同步卫星？地心oF问题：同步卫星的可能轨道?地球同步卫星的实际轨道地球同步卫星的实际轨道为赤道平面上离地面高度一定的圆轨道地轴地心oF实现地球同步轨道，必须满足以下条件：1.卫星运行方向与地球自转方向相同；2.轨道是圆形的；3.运行周期等于地球自转周期。地球同步卫星特点1、定周期：T=24h2、定轨道：地球同步卫星在通过赤道的平

2、面上运行，3、定高度：离开地面的高度h为定值，约为地球轨道半径的6倍。h=36000千米4、定速率：所有同步卫星环绕地球的速度(V)都相同。V=3千米/秒5、定点：每颗卫星都定在世界卫星组织规定的位置上巩固与练习（2011·北京）由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步卫星，这些卫星的：A.质量可以不同B.轨道半径可以不同C.轨道平面可以不同D.速率可以不同答案：A（08年山东卷）据报道，我国数据中继卫星“天链一号01星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经7

3、7赤道上空的同步轨道。关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是：A.运行速度大于7.9km/sB.离地面高度一定，相对地面静止C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等答案：BC地球同步卫星到地心的距离r可由：求出，已知式中a的单位是m，b的单位是s，c的单位是m/s则（）A．a是地球半径，b是地球自转的周期，c是地球表面处的重力加速度B．a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是同步卫星的加速度C．a是赤道周长，b是地球自转的周期，c是同步卫星的加速

4、度D．a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是地球表面处的重力加速度AD二、“双星”模型“双星”是由两颗绕着共同的中心旋转的星球组成。它们围绕它们的连线上的某一固定点做同周期的匀速圆周运动，这种结构称为双星。1.两颗恒星均围绕共同的旋转中心做匀速圆周运动。2.两恒星之间万有引力分别提供了两恒星的向心力，即两颗恒星受到的向心力大小相等。3.两颗恒星与旋转中心时刻三点共线，即两颗恒星角速度相同，周期相同。双星运动的特点：确定双星的旋转中心：质量m越大，旋转半径越小，离旋转中心越近.巩固与练习(2010·重庆)月球与地球质量

5、之比约为1：80，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，他们都围绕月球连线上某点O做匀速圆周运动。据此观点，可知月球与地球绕O点运动的线速度大小之比约为：A.1：6400B.1：80C.80：1D.6400：1答案：C（01北京.08宁夏卷）两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两星中心距离为R，其运动周期为T，求两星的总质量。（引力常量为G）双星小结一、要明确双星中两颗子星做匀速圆周运动的向心力来源双星中两颗子星相互绕着旋转可看作匀速圆周运动，其向

6、心力由两恒星间的万有引力提供。由于力的作用是相互的，所以两子星做圆周运动的向心力大小是相等的，利用万有引力定律可以求得其大小。二、要明确双星中两颗子星匀速圆周运动的运动参量的关系两子星绕着连线上的一点做圆周运动，所以它们的运动周期是相等的，角速度也是相等的，所以由V=ωr知线速度与两子星的轨道半径成正比。轨道半径之比与双星质量之比成反比线速度之比与双星质量之比成反比三、要明确两子星圆周运动的动力学关系。设双星的两子星的质量分别为M1和M2，相距L，M1和M2的线速度分别为v1和v2，角速度分别为ω1和ω2，由万有引力定律和牛顿

7、第二定律得：对M1：对M2：在这里要特别注意的是在求两子星间的万有引力时两子星间的距离不能代成了两子星做圆周运动的轨道半径。【例题】两颗靠得很近的天体称为双星，它们都绕两者连线上某点做匀速圆周运动，因而不至于由于万有引力而吸引到一起，以下说法中正确的是：A、它们做圆周运动的角速度之比与其质量成反比。B、它们做圆周运动的线速度之比与其质量成反比。C、它们做圆周运动的半径与其质量成正比。D、它们做圆周运动的半径与其质量成反比。解析：两子星绕连线上的某点做圆周运动的周期相等，角速度也相等。由v=rω得线速度与两子星圆周运动的半径是成

8、正比的。因为两子星圆周运动的向心力由两子星间的万有引力提供，向心力大小相等，由可知：所以它们的轨道半径与它们的质量是成反比的。而线速度又与轨道半径成正比，所以线速度与它们的质量也是成反比的。正确答案为：BD。1.2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A