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1、天天 體體 運運 動動 問問 題題人造衛(wèi)星系列人造衛(wèi)星系列1驕陽書屋 2222G M mm v2=m r=m r 1rTr2驕陽書屋 G M1v=2rr 33rT=2r 3G M 33G M1v=4rr3驕陽書屋22RMmGRmv122211,vRMmGRmv使使衛(wèi)星加速到4驕陽書屋如圖所示，如圖所示，a、b、c三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪些？的是哪些？abc知識構(gòu)建與題型演練知識構(gòu)建與題型演練5驕陽書屋赤道軌道赤道軌道極地軌道極地軌道1.人造衛(wèi)星的軌道平面：所有人造衛(wèi)星的人造衛(wèi)星的軌道平面：所有人造衛(wèi)星的軌道均軌道均以地心為圓心以地心為圓心衛(wèi)星可以分為赤道衛(wèi)星、極地

2、衛(wèi)星和其他衛(wèi)星衛(wèi)星可以分為赤道衛(wèi)星、極地衛(wèi)星和其他衛(wèi)星其他軌道其他軌道6驕陽書屋 把天體（或人造衛(wèi)星）的運動看成是把天體（或人造衛(wèi)星）的運動看成是勻速圓周運動，其所需向心力由萬有引力提供勻速圓周運動，其所需向心力由萬有引力提供2.2.解決天體（衛(wèi)星）運動問題的基本思路：解決天體（衛(wèi)星）運動問題的基本思路：(1)(1)建立模型：建立模型：2222)2(TmrmrrvmrMmG這是本章的這是本章的主線索主線索。（2）在地面附近萬有引力近似等于物體的重力，）在地面附近萬有引力近似等于物體的重力，mgRMmG=2這是本章的這是本章的副線索副線索。2=gRGM若已知地球表面的重力加速度若已知地球表面的重

3、力加速度g和地球半徑和地球半徑R，可以，可以用用gR2替換替換GM，由于這種代換的重要性，通常被稱，由于這種代換的重要性，通常被稱為為黃金代換黃金代換。由上式得：由上式得：7驕陽書屋越高越慢越高越慢衛(wèi)星的各物理量隨軌道半徑的變化而變化的規(guī)律：衛(wèi)星的各物理量隨軌道半徑的變化而變化的規(guī)律：8驕陽書屋題型一：衛(wèi)星的軌道參量的分析與求解題型一：衛(wèi)星的軌道參量的分析與求解9驕陽書屋造造10驕陽書屋3 3萬有引力作用下的圓周運動萬有引力作用下的圓周運動 【例3】人造地球衛(wèi)星與現(xiàn)代人的生活有著密切的聯(lián)系，關(guān)于做圓周運動的人造地球衛(wèi)星，下列說法正確的是(已知地球半徑為6400km)()A軌道半徑越大，線速度越

4、大 B運行的速率可能為8.3km/s C軌道半徑越大，周期越大 D運動的周期可能為80min 11驕陽書屋關(guān)于地球同步衛(wèi)星的五個關(guān)于地球同步衛(wèi)星的五個“一定一定”軌道平面一定：軌道平面與軌道平面一定：軌道平面與共面共面周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期，即，即T24 h.角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度 。赤道平面赤道平面相同相同相同相同與地球自轉(zhuǎn)方向相同即與地球自轉(zhuǎn)方向相同即自西向東運動自西向東運動。繞行方向：繞行方向：12驕陽書屋2002RGMgmgRMmG22hRGMgmghRGMmhh4.地球及行星表面重力加速度、軌道重力加速度問題地球及行星表

5、面重力加速度、軌道重力加速度問題（1）不考慮地球自轉(zhuǎn)影響：）不考慮地球自轉(zhuǎn)影響：表面重力加速度：(2)空中重力加速度（離地面空中重力加速度（離地面h處）：處）：13驕陽書屋對于對于穩(wěn)定運行狀態(tài)穩(wěn)定運行狀態(tài)的衛(wèi)星：的衛(wèi)星：運行速率不變運行速率不變；軌道半徑不變軌道半徑不變；萬有引力提供向心力萬有引力提供向心力，即，即 成立成立.rvmrMmG22=其運行速度與其運行軌道處于一一對應(yīng)關(guān)系，即每一其運行速度與其運行軌道處于一一對應(yīng)關(guān)系，即每一軌道都有一確定速度相對應(yīng)軌道都有一確定速度相對應(yīng) 而不穩(wěn)定運行的衛(wèi)星則不具備上述關(guān)系，其運行速而不穩(wěn)定運行的衛(wèi)星則不具備上述關(guān)系，其運行速率和軌道半徑都在發(fā)生著

6、變化。率和軌道半徑都在發(fā)生著變化。萬有引力做功萬有引力做功，我們，我們將其稱為將其稱為不穩(wěn)定運行不穩(wěn)定運行即即變軌運動。變軌運動。題型二：同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、地球赤道上物體運題型二：同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、地球赤道上物體運動的特點動的特點14驕陽書屋3.求中心天體質(zhì)量、密度求中心天體質(zhì)量、密度：方法一方法一：即先要觀測出該天體周圍的某顆衛(wèi)星的軌道即先要觀測出該天體周圍的某顆衛(wèi)星的軌道半徑半徑r和運轉(zhuǎn)周期和運轉(zhuǎn)周期T。方法二：在星球表面：在星球表面：即先要觀測出該天體的即先要觀測出該天體的g表表和自身半徑和自身半徑R就可就可求出天體質(zhì)量。求出天體質(zhì)量。232224)2(GTrMrTmrMmGGRgM

7、mgRMmG22表表15驕陽書屋平均密度平均密度32332323344RGTrRGTrVM若衛(wèi)星緊貼地表運行：若衛(wèi)星緊貼地表運行：，即只要測出其近地衛(wèi)星的周期即只要測出其近地衛(wèi)星的周期T，就可求，就可求出該天體的平均密度。出該天體的平均密度。23,GTRr16驕陽書屋5.5.衛(wèi)星的變軌問題衛(wèi)星的變軌問題衛(wèi)星做衛(wèi)星做離心運動離心運動，軌道半徑變大，到，軌道半徑變大，到高軌道高軌道后后達(dá)到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)達(dá)到新的穩(wěn)定運行狀態(tài) 衛(wèi)星做衛(wèi)星做向心運動向心運動，軌道半徑減小，軌道半徑減小，到低軌到低軌道后道后達(dá)到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)達(dá)到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)rvmrMmG22衛(wèi)星變軌時半徑的變化，根據(jù)萬有引力和所

8、需向衛(wèi)星變軌時半徑的變化，根據(jù)萬有引力和所需向心力的大小關(guān)系判斷；心力的大小關(guān)系判斷；rGMv 穩(wěn)定在新軌道上的運行速度變化由穩(wěn)定在新軌道上的運行速度變化由 判斷判斷17驕陽書屋題型三、衛(wèi)星的變軌問題題型三、衛(wèi)星的變軌問題18驕陽書屋VF引rvmF2向2rMmGF 引向引FF F引引F向向F引引F向向衛(wèi)星變軌原理衛(wèi)星變軌原理MmA點速度點速度內(nèi)小外大內(nèi)小外大（在（在A點看軌跡）點看軌跡）在在A點萬有引力點萬有引力相同相同A19驕陽書屋思考：思考：人造衛(wèi)星在人造衛(wèi)星在低軌道上運行低軌道上運行，要想讓其在，要想讓其在高軌道上運行高軌道上運行，應(yīng)采取什么措施？，應(yīng)采取什么措施？在在低軌道上加速低軌道

9、上加速，使其沿，使其沿橢橢圓軌道圓軌道運行，當(dāng)行至橢圓軌運行，當(dāng)行至橢圓軌道的道的遠(yuǎn)點遠(yuǎn)點處時再次處時再次加速加速，即，即可使其沿可使其沿高軌道運行高軌道運行。衛(wèi)星變軌原理衛(wèi)星變軌原理1 1、衛(wèi)星在二軌道相切點、衛(wèi)星在二軌道相切點萬有引力萬有引力相同相同速度速度內(nèi)小外大內(nèi)小外大（切點看軌跡）（切點看軌跡）2 2、衛(wèi)星在橢圓軌道運行、衛(wèi)星在橢圓軌道運行近地點近地點-速度速度大大，動能大，動能大遠(yuǎn)地點遠(yuǎn)地點-速度速度小小，動能小，動能小20驕陽書屋221RMmGRmv122222,vRMmGRmv使使衛(wèi)星加速到R衛(wèi)星在圓軌衛(wèi)星在圓軌道運行速度道運行速度V1V2900減小減小衛(wèi)星變軌原理衛(wèi)星變軌原理

10、21驕陽書屋22驕陽書屋223LMmGLmv衛(wèi)星變軌原理衛(wèi)星變軌原理23驕陽書屋2244LMmGLmvv，使，使使衛(wèi)星加速到使衛(wèi)星加速到24驕陽書屋25驕陽書屋v1v2v3v426驕陽書屋發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運動，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3，軌道2與軌道1相切于近地點Q，軌道2與軌道3相切于遠(yuǎn)地點P，如圖所示。設(shè)衛(wèi)星在圓軌道1運動的速率為V1，在圓軌道3運行的速率為V3，在橢圓軌道2的近地點的速率為V2，在遠(yuǎn)地點的速率為V4，則：它們的速度大小關(guān)系為_；加速度大小關(guān)系為_。27驕陽書屋v1v2v3v428驕陽書屋 1 1、如圖所

11、示，發(fā)射同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至、如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地近地圓軌道圓軌道1 1，然后經(jīng)點火使其沿，然后經(jīng)點火使其沿橢圓軌道橢圓軌道2 2運行；最后再次運行；最后再次點火將其送入同步點火將其送入同步圓軌道圓軌道3 3。軌道。軌道1 1、2 2相切于相切于P P點，點，2 2、3 3相切于相切于Q Q點。當(dāng)衛(wèi)星分別在點。當(dāng)衛(wèi)星分別在1 1、2 2、3 3上正常運行時，以下上正常運行時，以下說法正確的是（說法正確的是（）A A、在軌道、在軌道3 3上的速率大上的速率大 于于1 1上的速率上的速率 B B、在軌道、在軌道3 3上的角速度上的角速度 小于小于1 1上的角速度上的角

12、速度 C C、在軌道、在軌道2 2上經(jīng)過上經(jīng)過Q Q點時點時 的速率等于在軌道的速率等于在軌道3 3上經(jīng)過上經(jīng)過Q Q點時的速率點時的速率 D D、在軌道、在軌道1 1上經(jīng)過上經(jīng)過P P點時的加速度等于在軌道點時的加速度等于在軌道2 2上上 經(jīng)過經(jīng)過P P點時的加速度點時的加速度 QQP P231BD29驕陽書屋雙星問題雙星問題mm2m2m1m1or2r1在天體運動中，把兩顆相距很近各自以一定的速率繞某在天體運動中，把兩顆相距很近各自以一定的速率繞某一中心轉(zhuǎn)動，且始終與轉(zhuǎn)到中心在同一直線的恒星稱為一中心轉(zhuǎn)動，且始終與轉(zhuǎn)到中心在同一直線的恒星稱為雙星。雙星。特點：特點：1.相互作用的萬有引力提供向心力。相互作用的萬有引力提供向心力。2.運動角速度相等。運動角速度相等。規(guī)律：規(guī)律：22212122121)(rmrmrrmmG30驕陽書屋31驕陽書屋