衛(wèi)星變軌問題-公開課

近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的運行問題

疑點詮釋?1.三種勻速圓周運動的比較(1)軌道半徑：r同>r近＝r物．(2)運行周期：T近<T同＝T物=24h．(3)向心加速度：a近>a同>a物．(4)動力學(xué)規(guī)律：近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星都只由萬有引力充當向心力．赤道上的物體由萬有引力和地面支持力的合力充當向心力，它的運動規(guī)律不同于衛(wèi)星的運動規(guī)律．赤道上的物體同步衛(wèi)星易混辨析轉(zhuǎn)解析比較a1和a2同步衛(wèi)星與赤道上物體的角速度相同據(jù)a＝ω2r分析比較v1和v2同步衛(wèi)星與貼近地面的衛(wèi)星皆由萬有引力提供向心力【例2】地球赤道上有一物體隨地球的自轉(zhuǎn)，所受的向心力為F1，向心加速度為a1，線速度為v1，角速度為ω1；繞地球表面附近做圓周運動的人造衛(wèi)星(高度忽略)，所受的向心力為F2，向心加速度為a2，線速度為v2，角速度為ω2；地球的同步衛(wèi)星所受的向心力為F3，向心加速度為a3，線速度為v3，角速度為ω3；地球表面的重力加速度為g，第一宇宙速度為v，假設(shè)三者質(zhì)量相等，則()．A．F1＝F2>F3B．a(chǎn)1＝a2＝g>a3C．v1＝v2＝v>v3D．ω1＝ω3<ω2解答本題，要注意物理規(guī)律的恰當選用.對三個物體之間的各個物理量進行對比分析.T1=T2>T3;ω1＝ω3<ω2r1=r2<r3;v2>v3>v1a2>a3>a1;F2>F3>F1轉(zhuǎn)解析注意各衛(wèi)星所處位置，根據(jù)各自遵從的規(guī)律進行分析.轉(zhuǎn)解析【跟蹤訓(xùn)練】(多選)如圖所示，a為地球赤道上的物體，b為沿地球表面附近做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，c為地球同步衛(wèi)星.關(guān)于a、b、c做勻速圓周運動的說法中正確的是（）A．地球?qū)、c兩星的萬有引力提供了向心力，因此只有a受重力，b、c兩星不受重力B．周期關(guān)系為Ta＝Tc>TbC．線速度的大小關(guān)系為va<vc<vbD．向心加速度的大小關(guān)系為aa>ab>ac轉(zhuǎn)解析轉(zhuǎn)原題

萬有引力不夠提供向心力衛(wèi)星如何從圓軌道Ⅰ進入橢圓軌道Ⅱ，解釋原因？思考

衛(wèi)星在P處向后噴火加速離心運動橢圓PⅠⅡ圓I為橢圓的內(nèi)切圓衛(wèi)星如何從橢圓軌道Ⅱ進入圓軌道Ⅲ

，解釋原因？思考

衛(wèi)星在Q處向后噴火加速

萬有引力不夠提供向心力離心運動圓QⅢⅡ圓III為橢圓的外切圓衛(wèi)星變軌總結(jié)1、從內(nèi)（低）到外（高）要加速2、從外（高）到內(nèi)（低）要減速思考1：衛(wèi)星在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點時的速度大小為vp1與它在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點時的速度大小為vp2，試比較二者大小關(guān)系？vp2>vp1追問：在橢圓軌道上P點與Q點的速度大小相等嗎？衛(wèi)星變軌中速度的關(guān)系vP>vQPⅠⅡQ

思考2：衛(wèi)星在軌道Ⅱ上經(jīng)過Q點時的速度為大小vQ3與它在軌道Ⅲ上經(jīng)過Q點時的速度大小為vQ4，試比較二者大小關(guān)系？vQ4>vQ3PQⅢⅠⅡ衛(wèi)星變軌中速度的關(guān)系思考3：比較衛(wèi)星在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點時的加速度ap1與它在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點時的加速度ap2的大小？PⅠⅡ衛(wèi)星變軌中加速度的關(guān)系例1.2009年5月，航天飛機在完成對哈勃空間望遠鏡的維修任務(wù)后，在A點從圓形軌道Ⅰ進入橢圓軌道Ⅱ，B為軌道Ⅱ上的一點，如圖所示，關(guān)于航天飛機的運動，下列說法中正確的有（）A.在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過B的速度B.在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A的速度C.在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的加速度等于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A的加速度D.在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A的加速度ABC

例2：在太空中有兩飛行器a、b，它們在繞地球的同一圓形軌道上同向運行，a在前b在后，它都配有能沿運動方向向前或向后噴氣的發(fā)動機，現(xiàn)要想b盡快追上a并完成對接，b應(yīng)采取的措施是（）A、沿運動方向噴氣B、先沿運動方向噴氣，后沿運動反方向噴氣C、沿運動反方向噴氣D、先沿運動反方向噴氣，后沿運動方向噴氣Bab減速V增大減速“雙星”問題兩顆質(zhì)量可以相比的恒星相互繞著兩者連線上某固定點旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，叫雙星。對于其中一顆來說，另一顆就是其“伴星”。0m1m21.兩顆恒星均圍繞共同的旋轉(zhuǎn)中心做勻速圓周運動。2.兩顆恒星與旋轉(zhuǎn)中心時刻三點共線，即兩顆恒星角速度相同，周期相同。3.兩恒星之間萬有引力分別提供了兩恒星的向心力，是一對作用力和反作用力。4.兩顆恒星間的距離等于雙星做圓周運動的軌道半徑的和。雙星運動的特點：`典例剖析:例1.在天體運動中，把兩顆相距很近的恒星稱為雙星，這兩顆星必須各自以一定的速率繞某一中心轉(zhuǎn)動才不至于由于萬有引力而吸在一起。已知兩恒星的質(zhì)量分別為M1和M2兩恒星距離為L。求：(1)兩恒星轉(zhuǎn)動中心的位置；(2)轉(zhuǎn)動的角速度。

分析：如圖所示，兩顆恒星分別以轉(zhuǎn)動中心O作勻速圓周運動，角速度ω相同，設(shè)M1的轉(zhuǎn)動半徑為r1，M2的轉(zhuǎn)動半徑為r2=L-r1；它們之間的萬有引力是各自的向心力。解答：（1）對M1，有對M2，有O①ω向121221rMLMMGF==②故M1ω2r1=M2ω2(L-r1)（2）將r1值代入式①

例2.兩個星球組成雙星，它們在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上某點做周期相同的勻速圓周運動?，F(xiàn)測得兩星中心距離為R，其運動周期為T，求兩星的總質(zhì)量。