7.4 宇宙航行 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

普通高中新课标人教版 宇宙航行 2.卫星“变轨”问题 1.卫星运行规律 专题　宇宙航行的应用 一、卫星运行规律 假 F1 F2 F3 赤道平面 北 南 东 西 一、卫星运行规律： 1.卫星的轨道平面： 1.赤道轨道 2.极地轨道 共同点：所有人造卫星的轨道均以地心为焦点 3.其他轨道 1.卫星的轨道平面： 【例1】如图所示是航天控制中心的大屏幕上的一幅卫星运行轨迹图,它记录了卫星在地球表面垂直投影的位置变化;图中表示在一段时间内卫星绕地球中心圆周飞行四圈,依次飞经中国和太平洋地区的四次轨迹(1)、(2)、(3)、(4),图中分别标出了各地点的经纬度:在轨迹(1)通过赤道时的经度为西经157.5°，绕行一圈后轨迹(2)再次经过赤道时的经度为180 ° 求：卫星运行的周期是多少? 2.特殊类卫星 （1）同步卫星 思考：同步卫星应该位于哪一运行轨道？ 地球同步卫星：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星，又叫通讯卫星。 赤道轨道 h≈5.6R地 （2）同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较 赤道 同步卫星 近地卫星 赤道上的物体 r R v3,ω3 ,a3 v1,ω1,a1 v2, ω2, a2 1.r1=r2<r3 2.w1=w3<w2 3.v1<v3<v2 4.a1<a3<a2 2.特殊类卫星 1 2 3 二、卫星“变轨”问题 · 思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让其在高轨道上运行，应采取什么措施？ 二、卫星“变轨”问题 1.卫星的变轨 v F引 1 2 R 卫星在圆轨道运行速度v1 v1 θ＞900 减小 卫星变轨原理 v3 F引 L 在远地点时： 使卫星进入更高轨道做圆周运动 v3 v4 【卫星如何变轨】 　 　以发射同步卫星为例，先进入一个近地的圆轨道，然后再点火加速，进入椭圆形转移轨道，到达远地点时再次自动点火加速，进入同步轨道。 问：各位置速度大小关系? v1 v2 v3 v4 v2>v1 v4>v3 v1>v4 v2>v1>v4>v3 天宫一号空间站实际上就是一个载有人的人造卫星，那么，地球上的人如何登到空间站，这就存在一个宇宙飞船与空间站对接的问题。　　 思考：能否把宇宙飞船先发射到空间站的同一轨道上，再通过加速去追上空间站实现对接呢？ 2.对接问题 【例2】宇宙飞船空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可采取的办法是（　）　　　　　　　　 A.飞船加速直到追上空间站 B.飞船从原轨道减速至一较低轨道，再加速追上空间站完成对接 C.飞船从原轨道加速至一较高轨道，再减速追上空间站完成对接 D.无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接 地球卫星运行的轨道并非是绝对的真空区域，因此近地卫星工作的高度虽然已经超过300公里，但依然会受到极为稀薄大气层的微小阻力，但这些微小阻力累计后对轨道的影响就很大。 飞行器一旦长时间不加速，轨道高度就会逐渐降低，降的越低大气阻力也就越大，最终坠入稠密大气层。 　　 3.卫星的坠落 【例3】神州九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343km的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接。对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气。下列说法正确的是（ ） A．为实现对接，两者运行的速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 B．如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能增加 C．如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低 D．航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用 【练习】如图所示,A为静止于地球赤道上的 物体,B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星,C为 绕地球做圆周运动的卫星,P为B、C两卫星 轨道的交点.已知A、B、C绕地心运动的周 期都相同.则(    ) A．卫星B在P点的速度等于卫星C在该点的速度 B．卫星B与卫星C在P点的加速度与它们本身的质量有关 C．相对于地心,卫星C的运行速度大于物体A的速度 D．卫星B远离地球的过程中,卫星B内的物体超重 一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜！ 月球 月球轨道 地球 地月转移轨道 点火加速 减速制动 嫦娥三号---登月任务 发射、变轨、运行 Lavf56.18.101 Lavf57.71.100 Lavf56.18.101 $