微型专题4:卫星变轨问题和双星问题ppt课件
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1、微型专题4 卫星变轨问题和双星问题,第三章 万有引力定律及其应用,内容索引,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,重点探究,1.发射问题 要发射人造卫星,动力装置在地面处要给卫星一很大的发射初速度,且发射速度vv17.9 km/s,人造卫星做离开地球的运动;当人造卫星进入预定轨道区域后,再调整速度,使F引F向,即 ,从而使卫星进入预定轨道.,一、人造卫星的发射、变轨与对接,2.卫星的变轨问题 卫星变轨时,先是线速度v发生变化导致需要的向心力发生变化,进而使轨道半径r发生变化. (1)当卫星减速时,卫星所需的向心力F向m 减小,万有引力大于所需的向心力,卫星将做近心运动,向
2、低轨道变迁. (2)当卫星加速时,卫星所需的向心力F向m 增大,万有引力不足以提供卫星所需的向心力,卫星将做离心运动,向高轨道变迁. 以上两点是比较椭圆和圆轨道切点速度的依据.,3.飞船对接问题 (1)低轨道飞船与高轨道空间站对接如图1甲所示,低轨道飞船通过合理地加速,沿椭圆轨道(做离心运动)追上高轨道空间站与其完成对接.,图1,(2)同一轨道飞船与空间站对接 如图乙所示,后面的飞船先减速降低高度,再加速提升高度,通过适当控制,使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度.,例1 如图2所示为卫星发射过程的示意图,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运行,最后再一次 点火,将卫星
3、送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点,轨道2、3 相切于P点,则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下 说法中正确的是 A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B.卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期 C.卫星在轨道1上经过Q点时的速率大于它在轨道2上经过Q点时的速率 D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度小于它在轨道3上经过P点时的加速度,图2,答案,解析,解析 卫星在圆轨道上做匀速圆周运动时有:,由开普勒第三定律知T3T2,B项正确. 在Q点从轨道1到轨道2需要做离心运动,故需要加速. 所以在Q点v2Qv1Q,C项错误. 在同一点P,由 ma知,卫星在轨道2上经过P点的加速
4、度等于它在轨道3上经过P点的加速度,D项错误.,因为r1r3,所以v1v3,A项错误.,判断卫星变轨时速度、加速度变化情况的思路: (1)判断卫星在不同圆轨道的运行速度大小时,可根据“越远越慢”的规律判断. (2)判断卫星在同一椭圆轨道上不同点的速度大小时,可根据开普勒第二定律判断,即离中心天体越远,速度越小. (3)判断卫星由圆轨道进入椭圆轨道或由椭圆轨道进入圆轨道时的速度大小如何变化时,可根据离心运动或近心运动的条件进行分析.,1.如图3所示,宇宙中有相距较近、质量相差不大的两个星球,它们离其他星球都较远,因此其他星球对它们的万有引力可以忽略不计.在这种情况下,它们将围绕它们连线上的某一固
5、定点做周期相同的匀速圆周运动,这种结构叫做“双星”.,二、双星问题,图3,2.双星问题的特点 (1)两星的运动轨道为同心圆,圆心是它们之间连线上的某一点. (2)两星的向心力大小相等,由它们间的万有引力提供. (3)两星的运动周期、角速度相同. (4)两星的轨道半径之和等于两星之间的距离,即r1r2L. 3.双星问题的处理方法:双星间的万有引力提供了它们做圆周运动的向心力,即 m12r1m22r2.,例2 两个靠得很近的天体,离其他天体非常遥远,它们以其连线上某一点O为圆心各自做匀速圆周运动,两者的距离保持不变,科学家把这样的两个天体称为“双星”,如图4所示.已知双星的质量分别为m1和m2,它
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