7.4.2宇宙航行之人造卫星的变轨问题 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第7章 变轨问题、双星模型 v F引 F引＜F向 F引＞F向 卫星变轨的实质 M m A Ι II III 喷气加速 喷气加速 近地圆轨道Ι 椭圆轨道II 较高圆轨道III 喷气减速 喷气减速 注意：喷气只是改变了卫星在该点的速度。 A B (2)卫星的发射、变轨问题 变轨过程中物理量的比较 v4 1 v1 v2 2 v3 3 加速v2>v1 加速v4>v3 切点P 切点Q 思考：（1）在Ⅰ轨道上过A点和Ⅱ轨道上过A点的加速度大小什么关系？各轨道上的周期又存在什么关系？ 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 [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 [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 AB T内轨<T外轨 内小外大(V内轨<V外轨) 近大远小，即 V远<V近 2、切点: 1、圆轨道： 近地点速度大，远地点速度小（近大远小，即 V远<V近） 一、比速度 T内轨<T外轨 3、椭圆轨道： 越高越慢（高轨低速）周期长 内小外大(V内轨<V外轨) 二、比F万、加速度a、周期T 变轨过程各物理量比较 1、切点万有引力相同 2、切点加速度相同 3、 椭轨、圆轨均适用： Ι II III 宇宙中，有两颗星在一起组成的稳定旋转系统，有三颗星的，也有更多颗星体组成的稳定旋转系统。 双星模型 1.两颗恒星均绕共同的中心做匀速圆周运动，轨道半径r1、r2与两恒星间距离L的关系为r1＋r2＝L； 2.两恒星之间万有引力分别提供了两恒星的向心力，即两颗恒星受到的向心力Fn大小相等； 3.两颗恒星与旋转中心时刻三点共线，即两颗恒星角速度ω相同，周期T相同。 一、双星系统的特点 O 对m1: 对m2: 【计算1】如图，双星的质量分别为m1、m2，它们之间的距离为L，求各自圆周运动的半径r1、r2的大小及r1、r2的比值。 规律：m 越大，旋转半径越小，离中心越近。 r 1 + r2 = L 二、双星系统的规律 r1 r2 m2 m1 L o 对m1: 对m2: 【计算2】如图，双星的质量分别为m1、m2，它们之间的距离为L，轨道半径分别为r1和r2，求它们的线速度v1、v2的比值。 二、双星系统的规律 r1 r2 m2 m1 L o 【计算3】如图，A、B为双星系统，它们之间的距离为L，轨道半径分别为r1和r2，若运动周期为T，求两星的总质量。 r1 r2 B A L o 二、双星系统的规律 对A: 对B: ① ①+②得： ② (2)加速度：因为在A点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ上经过A点，卫星的加速度都相同，同理，经过B点加速度也相同。 (3)周期：设卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上运行的周期分别为T1、T2、T3，轨道半径分别为r1、r2(半长轴)、r3，由开普勒第三定律eq \f(r3,T2)＝k可知T1＜T2＜T3。 A．在P点变轨时需要加速，Q点变轨时要减速 B．在P点变轨时需要减速，Q点变轨时要加速 C．T1＜T2＜T3 D．v2＞v1＞v4＞v3 $$