人造卫星问题(好).ppt

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1、天体运动问题人造卫星系列专题解说二.知识概要与方法一般情况下运行的卫星，其所受万有引力不是刚好提供向心力，此时，卫星的运行速率及轨道半径就要发生变化，万有引力做功，我们将其称为不稳定运行即变轨运动；当卫星所受万有引力刚好提供向心力时，它的运行速率就不再发生变化，轨道半径确定不变从而做匀速圆周运动，我们称为稳定运行.用M、m分别表示地球和卫星的质量，用R表示地球半径，r表示人造卫星的轨道半径，可以得到：专题解说由此得出三个重要的结论：即卫星离地心越远，它运行的速度越小。即卫星离地心越远，它运行的周期越长。即卫星离地心越远，它运行的角速度越

2、小。vF引12如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪些？abc知识构建与题型演练赤道轨道极地轨道1.人造卫星的轨道平面：所有人造卫星的轨道均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其他轨道把天体（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2.解决天体（卫星）运动问题的基本思路：(1)建立模型：这是本章的主线索。（2）在地面附近万有引力近似等于物体的重力，这是本章的副线索。若已知地球表面的重力加速度g和地球半径R，可以用gR2替换GM，由于这种代换的重要性，通常被称为黄金代换。由上式得：越高越

3、慢卫星的各物理量随轨道半径的变化而变化的规律：当卫星所受万有引力刚好提供向心力时，它的运行速率就不再发生变化，轨道半径确定不变从而做匀速圆周运动，我们称为稳定运行.题型一：卫星的轨道参量的分析与求解3.两种卫星轨道半径近似地可认为等于地球半径，速率v=7.9km/s，周期约T=85min。在所有绕地球做匀速圆周运动的人造卫星中是线速度最大，周期最短。⑴近地卫星3．万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

4、度越大B．运行的速率可能为8.3km/sC．轨道半径越大，周期越大D．运动的周期可能为80min关于地球同步卫星的五个“一定”①轨道平面一定：轨道平面与共面．②周期一定：与地球自转周期，即T＝24h.③角速度一定：与地球自转的角速度。赤道平面相同相同与地球自转方向相同即自西向东运动。绕行方向：⑵同步卫星：地球同步卫星是相对地球表面静止的稳定运行卫星.4.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：表面重力加速度：(2)空中重力加速度（离地面h处）：对于稳定运行状态的卫星：①运行速率不变；②轨道半径不变；③万有引

5、力提供向心力，即成立.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。万有引力做功，我们将其称为不稳定运行即变轨运动。题型二：同步卫星、近地卫星、地球赤道上物体运动的特点3.求中心天体质量、密度：方法一：即先要观测出该天体周围的某颗卫星的轨道半径r和运转周期T。方法二：在星球表面：即先要观测出该天体的g表和自身半径R就可求出天体质量。平均密度若卫星紧贴地表运行：，即只要测出其近地卫星的周期T，就可求出该天体的平均密度。5.卫星的变轨问题⑴当卫星

6、速度增大时：卫星做离心运动，轨道半径变大，到高轨道后达到新的稳定运行状态卫星做向心运动，轨道半径减小，到低轨道后达到新的稳定运行状态⑵当卫星速度减小时：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；稳定在新轨道上的运行速度变化由判断题型三、卫星的变轨问题VF引F引＜F向F引＞F向卫星变轨原理MmA点速度—内小外大（在A点看轨迹）在A点万有引力相同A·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

7、1、卫星在二轨道相切点万有引力相同速度—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，动能大远地点---速度小，动能小vF引12R卫星在圆轨道运行速度V1V2θ＞900减小卫星变轨原理v3F引L卫星变轨原理使卫星进入更高轨道做圆周运动v3v4三、卫星的变轨v1v2v3v4专题聚焦由于技术上的原因，卫星的发射往往要分几个阶段，经过多次变轨后才能定点于预定的位置。例1.如图所示，某次发射同步卫星时，先进入一个近地的圆轨道，然后在P点点火加速，进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P，远地点为同步轨道上的Q）

8、，到达远地点时再次自动点火加速，进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在P点短时间加速后的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3，在Q点短时间加速后进入同步轨道后的速率为v4。试比