衛(wèi)星變軌和多星系統(tǒng) 【知識(shí)精講+備課精研+高效課堂】 高一物理精講精練課件（人教版2019必修第二冊）

7.4.2衛(wèi)星的變軌和雙星問題第7章

萬有引力與宇宙航行專題2一、衛(wèi)星變軌一、衛(wèi)星變軌123PQ1是圓軌道，2是橢圓軌道，3是圓軌道O1軌道的Q點(diǎn)，點(diǎn)火加速，到達(dá)2軌道；2軌道的P點(diǎn)，再點(diǎn)火加速，到達(dá)3軌道；2橢圓軌道：1、3圓軌道：綜上：變軌點(diǎn)變軌點(diǎn)開普勒第二定律比較速度關(guān)系離心運(yùn)動(dòng)：一、衛(wèi)星變軌123PQO變軌點(diǎn)變軌點(diǎn)開普勒第三定律：比較周期關(guān)系橢圓軌道：圓軌道：（比較半徑）（比較半長軸）綜上：1是圓軌道，2是橢圓軌道，3是圓軌道一、衛(wèi)星變軌123PQO變軌點(diǎn)變軌點(diǎn)比較加速度關(guān)系1、3圓軌道：1、2軌道的Q為同一個(gè)點(diǎn)：2、3軌道的P為同一個(gè)點(diǎn)：綜上：1是圓軌道，2是橢圓軌道，3是圓軌道A.沿軌道Ⅰ運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)，需向前噴氣減速才能進(jìn)入軌道ⅡB.沿軌道Ⅰ運(yùn)行的周期小于沿軌道Ⅱ運(yùn)行的周期C.沿軌道Ⅰ運(yùn)行時(shí)，在A點(diǎn)的加速度小于在B點(diǎn)的加速度D.在軌道Ⅰ上由A點(diǎn)運(yùn)行到B點(diǎn)的過程，速度逐漸增大一、衛(wèi)星變軌例1.2019年春節(jié)期間，中國科幻電影里程碑的作品《流浪地球》熱播，影片中為了讓地球逃離太陽系，人們在地球上建造特大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，使地球完成一系列變軌操作，其逃離過程如圖所示，地球在橢圓軌道Ⅰ上運(yùn)行到遠(yuǎn)日點(diǎn)B變軌，進(jìn)入圓形軌道Ⅱ.在圓形軌道Ⅱ上運(yùn)行到B點(diǎn)時(shí)再次加速變軌，從而最終擺脫太陽束縛．對于該過程，下列說法正確的是(圖中A點(diǎn)為近日點(diǎn))(

)B一、衛(wèi)星變軌1．判斷衛(wèi)星在不同圓軌道的運(yùn)行速度大小時(shí)，可根據(jù)“越遠(yuǎn)越慢”的規(guī)律判斷；2．判斷衛(wèi)星在同一橢圓軌道上不同點(diǎn)的速度大小時(shí)，可根據(jù)開普勒第二定律判斷，即離中心天體越遠(yuǎn)，速度越??；3．判斷衛(wèi)星為實(shí)現(xiàn)變軌在某點(diǎn)需要加速還是減速時(shí)，可根據(jù)離心運(yùn)動(dòng)或近心運(yùn)動(dòng)的條件進(jìn)行分析；4．判斷衛(wèi)星的加速度大小時(shí)，可根據(jù)

判斷．判斷衛(wèi)星變軌時(shí)速度、加速度變化情況A.在P點(diǎn)由a軌道轉(zhuǎn)變到b軌道時(shí)，速度必須變小B.在Q點(diǎn)由d軌道轉(zhuǎn)變到c軌道時(shí)，要加速才能實(shí)現(xiàn)(不計(jì)“嫦娥三號(hào)”的質(zhì)量變化)C.在b軌道上，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度比在R點(diǎn)的速度大D.“嫦娥三號(hào)”在a、b軌道上正常運(yùn)行時(shí)，通過同一點(diǎn)P時(shí)，加速度相等一、衛(wèi)星變軌例2.(多選)“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星從地球發(fā)射到月球過程的路線示意圖如圖所示．關(guān)于“嫦娥三號(hào)”的說法正確的是(

)CD

若使航天器在同一軌道上運(yùn)行，航天器加速會(huì)進(jìn)入較高的軌道，減速會(huì)進(jìn)入較低的軌道，都不能實(shí)現(xiàn)對接；二、航天器的對接問題123

故要想實(shí)現(xiàn)對接，可使航天器在半徑較小的軌道上加速，然后進(jìn)入較高的空間軌道，逐漸靠近其他航天器，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對接。A.使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對接B.使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對接C.飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對接D.飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對接二、航天器的對接問題例3.我國發(fā)射的“神舟十一號(hào)”飛船和“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室于2016年10月19日自動(dòng)交會(huì)對接成功．假設(shè)對接前“天宮二號(hào)”與“神舟十一號(hào)”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對接，下列措施可行的是(

)C三、雙星系統(tǒng)

宇宙中有相距較近、質(zhì)量相差不大的兩個(gè)星球，它們離其他星球都較遠(yuǎn)，其他星球?qū)λ鼈兊娜f有引力可以忽略不計(jì)。

在這種情況下，它們將圍繞其連線上的某一固定點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，通常，我們把這樣的兩個(gè)星球稱為“雙星”。O兩者相距L，1的軌跡半徑為，2的軌跡半徑為。12

宇宙中有相距較近、質(zhì)量相差不大的兩個(gè)星球，它們離其他星球都較遠(yuǎn)，其他星球?qū)λ鼈兊娜f有引力可以忽略不計(jì)。12O21即是：T1＝T2，ω1＝ω2。（1）經(jīng)過相同時(shí)間，他們繞公共圓心轉(zhuǎn)過的角度也相同，所以兩者的角速度、周期均相同；對1分析：對2分析：兩星的向心力大小相等，由它們間的萬有引力提供．三、雙星系統(tǒng)

宇宙中有相距較近、質(zhì)量相差不大的兩個(gè)星球，它們離其他星球都較遠(yuǎn)，其他星球?qū)λ鼈兊娜f有引力可以忽略不計(jì)。12O21對1分析：對2分析：聯(lián)立：可得：三、雙星系統(tǒng)

宇宙中有相距較近、質(zhì)量相差不大的兩個(gè)星球，它們離其他星球都較遠(yuǎn)，其他星球?qū)λ鼈兊娜f有引力可以忽略不計(jì)。12O21對1分析：對2分析：兩式相加可得：三、雙星系統(tǒng)mmm2.三星模型①三顆星位于同一直線上，兩顆環(huán)繞星圍繞中央星在同一半徑為R的圓形軌道上運(yùn)行。三、多星系統(tǒng)213對1或3分析：對2分析：2合外力為零，保持靜止不動(dòng)。r2.三星模型②三顆質(zhì)量均為m的星體位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上。三、多星系統(tǒng)213對1或2或3分析：3.四星模型(1)四顆質(zhì)量相等的行星位于正方形四個(gè)頂點(diǎn)上，沿正方形的外接圓軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。大本，第50頁三、多星系統(tǒng)四顆行星轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相同，周期、角速度、線速度的大小相等。rL對任意一個(gè)行星而言：(2)三顆質(zhì)量相等的行星位于正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，另一顆恒星位于正三角形的中心O點(diǎn)，三顆行星以O(shè)點(diǎn)為圓心。繞正三角形的外接圓做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。外圍三顆行星轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相同，周期、角速度、線速度的大小均相等。大本，第50頁三、多星系統(tǒng)rL對三角形頂點(diǎn)的某一個(gè)行星而言：3.四星模型對M分析：合外力為零，保持靜止不動(dòng)。三、多星系統(tǒng)A.直線三星系統(tǒng)中外側(cè)每顆星體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小為B.直線三星系統(tǒng)中外側(cè)每顆星體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為C.三角形三星系統(tǒng)中每顆星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為D.三角形三星系統(tǒng)中每顆星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度大小為例4.(多選)