4.人造卫星 宇宙速度 第2课时 卫星变轨问题 双星问题（教学课件）物理教科版必修第二册

3.4.2 卫星变轨问题 双星问题 卫星如果想从轨道1转移到更高的轨道2或者3上运行，如何实现？ 卫星如果想从轨道3转移到更低的轨道2或者1上运行，如何实现？ 问题 1 2 3 1、卫星的变轨原理 离心运动 无动力运行 向后点火加速 匀速圆周运动 向前点火减速 近心运动 2、变轨过程 （1）低轨道到高轨道： · v2 v3 v4 v1 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 低圆轨道(Ⅰ)P点加速 高圆轨道(Ⅲ) 椭圆转移轨道(Ⅱ)Q点加速 离心运动 离心运动 2、变轨过程 （2）高轨道到低轨道： · v2 v3 v4 v1 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 高圆轨道(Ⅲ)Q点减速 低圆轨道(Ⅰ) 椭圆转移轨道(Ⅱ)P点减速 近心运动 近心运动 v1 v2 v3 v4 由于技术上的原因，卫星的发射往往要分几个阶段，经过多次变轨后才能定点于预定的位置。 进入同步轨道后的速率为v4。试比较v1、v2、v3、v4的大小，并用小于号将它们排列起来______。 3、速度分析 使卫星进入更高轨道做圆周运动 v3 v4 1 v1 v2 减速，v3>v2 2 3 θ＞900 v F引 加速v2>v1 加速v4>v3 切点P 切点Q 高中物理 必修2 第六章 万有引力与航天 1、变轨原理：加速离心，减速近心。   注意：变轨时间极短，瞬间即可完成，所以变轨时假定卫星位置不变。 4、加速度分析及变轨问题总结 v1 a1 v2 a2 v3 a3 v4 a4 A B 嫦娥二号 练习1、（多选）如图在月球附近圆轨道上运行的“嫦娥二号”， 到A点时变为椭圆轨道，B点是近月点，则 Ａ．在A点变轨时，“嫦娥二号”必须突然加速 Ｂ．在A点变轨时，“嫦娥二号”必须突然减速 Ｃ．从A点运动到B点过程中，“嫦娥二号”受到月球的引力减小 Ｄ．从A点运动到B点过程中，“嫦娥二号”速率增大 BD 练习2[多选]如图所示，发射同步卫星的一般程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后在P点变轨，进入椭圆形转移轨道(该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P点，远地点为同步圆轨道上的Q点)，到达远地点Q时再次变轨，进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在椭圆形转移轨道的近地点P点的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3，在同步轨道上的速率为v4，三个轨道上运动的周期分别为T1、T2、T3，则下列说法正确的是 (　 　)   CD 练习3、[多选]2020年5月8日13时49分，我国新一代载人试验飞船返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆，试验取得圆满成功。如图乙所示，飞船在返回地面时，要在P点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，Q为轨道Ⅱ上的一点，M为轨道Ⅰ上的另一点。关于飞船的运动，下列说法正确的有 (　　) A.飞船在轨道Ⅱ上经过P的速度小于经过Q的速度 B.飞船在轨道Ⅱ上经过P的速度小于在轨道Ⅰ上经过M的速度 C.飞船在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期 D.飞船在轨道Ⅱ上经过P的加速度小于在轨道Ⅰ上经过M的加速度 解析：飞船从P点到Q点的过程中，利用开普勒第二定律可知离地球越近速度越大，A正确。 飞船在轨道I做匀速圆周，但是P点需减速才能到轨道II，故轨道II上P点速度小于I上M点速度，B正确。 使用开普勒第三定律： 轨道II的周期小，C错误。 P、M的加速度是由该处万有引力提供，所以两点加速度相等，D错误。 AB 二、双 星 模 型 二、双 星 问 题 L M1 M2 r1 L-r1 两颗星角速度相同 （1）模型：如图所示，宇宙中两个靠得比较近的天体，不考虑其他天体的引力作用，在彼此间的万有引力作用下绕其连线上的某固定点做匀速圆周运动，称为“双星”模型。 (2)特点： ①各自所需的向心力由彼此间的万有引力相互提供 ②两颗星的周期及角速度都相同 ③两颗星的半径与它们之间的距离关系为r1+r2=L (3)两颗星到圆心的距离与星体质量成反比，与星体运动的线速度成反比． 问题1．若在双星模型中，图中L、m1、m2、G为已知量，双星运动的质量、轨道半径有何关系？ 对m1有 对m2有 ① ② ①÷②得： 联立①②③式，得 ③ 两颗星轨道半径与星体质量成反比 又因为两颗星角速度相同 问题2．若在双星模型中，图中L、m1、m2、G为已知量，双星运动的周期如何表示？ 对m1有 对m2有 ① ② ④ ①+②得： 又因为 ③ ④ L M1 M2 r1 L-r1 L M1 M2 r1 L-r1 r M m F 太阳质量是地球的33万倍 M+m≈M 4.(双星模型)(多选)(2020·广东深圳中学质检)有一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞系统，如图7所示.若图中双黑洞的质量分别为M1和M2，它们以两者连线上的某一点为圆心做