内容正文:
习题课:天体运动
学习目标 思维导图
1.理解人造卫星的发射过程,知道变轨问题的分析方法。
2.理解双星问题的特点,并会解决相关问题。
3.知道同步卫星、近地卫星、赤道上物体的特点,并会对描述它们运动的物理量进行比较。
探究一
探究二
探究三
卫星变轨问题
情境导引
右图是嫦娥飞船从地球上发射到绕月球运动的飞行示意图,请思考:从绕地球运动的轨道上进入奔月轨道,飞船应采取什么措施?从奔月轨道进入月球轨道,又采取什么措施呢?
要点提示:从绕地球运动的轨道上加速,使飞船做离心运动,飞船转移到奔月轨道;要进入月球轨道,飞船应减速。
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知识归纳
1.变轨问题概述
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2.变轨问题的两种常见形式
(1)渐变
由于某个因素的影响使卫星的轨道半径发生缓慢的变化,由于半径变化缓慢,卫星每一周的运动仍可以看成是匀速圆周运动。
①关键要点:轨道半径r减小(近心运动)。
这种变轨运动的起因是阻力使卫星速度减小,所需要的向心力减小了,而万有引力大小没有变,因此卫星将做近心运动,即轨道半径r将减小。
②各个物理参量的变化:当轨道半径r减小时,卫星线速度v、角速度ω、向心加速度a增大,周期T减小。
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(2)突变
由于技术上的需要,有时要在适当的位置短时间启动飞行器上的发动机,使飞行器轨道发生突变,使其到达预定的轨道。
发射同步卫星时,通常先将卫星发送到近地轨道Ⅰ,使其绕地球做匀速圆周运动,速率为v1,在P点第一次点火加速,在短时间内将速率由v1增加到v2,使卫星进入椭圆轨道Ⅱ;卫星运行到远地点Q时的速率为v3,此时进行第二次点火加速,在短时间内将速率由v3增加到v4,使卫星进入同步轨道Ⅲ,绕地球做匀速圆周运动。
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实例引导
例1(多选)嫦娥一号卫星从地球发射到月球过程的路线示意图如图所示。关于嫦娥一号的说法正确的是( )
A.在P点由a轨道转变到b轨道时,速度必须变小
B.在Q点由d轨道转变到c轨道时,要加速才能实现(不计嫦娥一号的质量变化)
C.在b轨道上,P点速度比R点速度大
D.嫦娥一号在a、b轨道上正常运行时,通过同一点P时,加速度相等
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解析:卫星在轨道a上的P点进入轨道b,需加速,使万有