第七章万有引力与宇宙航行——卫星变轨问题、同步卫星、近地卫星、赤道上物体物理量的比较及天体追及相遇问题 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

拓展课：突破卫星运行问题中的“三个难点” 新课引入 为什么卫星不直接飞向月球？ 卫星变轨问题 卫星环绕地球运动，可视作匀速圆周运动，万有引力提供卫星运动的向心力，即 （1）加速变轨：，卫星做离心运动，轨道半径变大； （2）制动变轨：，卫星做进心运动，轨道半径变小。 月—地检验 在地球表面发射卫星到圆轨道I上；在A点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供在轨道I上做圆周运动的向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道II； 在B点再次点火加速进入圆轨道III。 卫星变轨问题 你能说出卫星变轨的过程吗？ 计算天体的质量 第一宇宙速度 I轨道的A点，点火加速，到达 II轨道； II轨道的B点，再点火加速，到达 III轨道； II椭圆轨道： I、III圆轨道： VII>VA VIII>VB VA>VB VA>VB 那么各轨道上的周期与向心加速度又有什么关系呢？ 卫星变轨问题 计算天体的质量 第一宇宙速度 开普勒第三定律： “切点”的加速度： 卫星变轨问题 月—地检验 逃离过程如图所示，地球在椭圆轨道Ⅰ上运行到远日点B变轨，进入圆形轨道Ⅱ.在圆形轨道Ⅱ上运行到B点时再次加速变轨，从而最终摆脱太阳束缚．对于该过程，下列说法正确的是(图中A点为近日点)(　　) A.沿轨道Ⅰ运动至B点时，需向前喷气减速才能进入轨道Ⅱ B.沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期 C.沿轨道Ⅰ运行时，在A点的加速度小于在B点的加速度 D.在轨道Ⅰ上由A点运行到B点的过程，速度逐渐增大 巩固提升 (多选)“嫦娥三号”卫星从地球发射到月球过程的路线示意图如图所示．关于“嫦娥三号”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 C.在b轨道上，卫星在P点的速度比在R点的速度大 D.“嫦娥三号”在a、b轨道上正常运行时，通过同一点P时，加速度相等 巩固提升 随着我国航天事业的不断发展，神舟十六号飞船采用6.5小时快速对接模式与“天宫”空间站对接。 思考：神州六号是如何与“天宫”空间站实现对接？ 思考与讨论 我国发射的“神舟十一号”飞船和“天宫二号”空间实验室于2016年10月19日自动交会对接成功．假设对接前“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是(　　) A.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接 B.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接 C.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 D.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 巩固提升 同步卫星、近地卫星、赤道上物体物理量的比较 相同点 同步卫星与赤道上的物体具有相同的角速度 不同点 比较项目 同步卫星、近地卫星 赤道上物体 向心力产生原因 由万有引力产生 由万有引力的一个分力产生 ； ； 特点 随着r的增大而减小 从赤道到两极逐渐减小 巩固提升 （多选）如图所示,赤道上随地球自转的物体A、赤道上空的近地卫星B、地球同步卫星C,它们的运动都可视为匀速圆周运动,比较三个物体的运动情况,以下判断正确的是(　 　) A.三者的周期关系为TA<TB<TC B.三者向心加速度大小关系为 C.三者角速度的大小关系为ωA=ωC<ωB D.三者线速度的大小关系为 巩固提升 （多选）地球同步卫星离地心的距离为r，运行速率为，加速度为，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为，地球的第一宇宙速度为，地球半径为R，则下列比例关系正确的是（ ）. 月—地检验 天体中的追及相遇问题 解题步骤： （1）根据天体的周期或角速度判断它们的快慢； （2）根据两天体追上（或相距最近）时，满足两天体的角度差等于2π的整数倍；相距最远时两天体运行的角度差等于π的奇数倍列式求解。 巩固提升 （多选）2019年9月12日，我国在太原卫星发射中心成功发射“一箭三星”．现假设a、b、c三颗卫星均在赤道平面上绕地球做匀速圆周运动，其中a、更多b的转动方向与地球自转方向相同，c的转动方向与地球自转方向相反，a、b、c三颗卫星的周期分别为Ta=6h、删除Tb=24 h、Tc=12h，下列说法正确的是（ ）. A.a、b每经过6h相遇一次 B.a、b每经过8h相遇一次 C.b、c每经过8h相遇一次 D.b、c每经过6h相遇一次 天体中的追及相遇问题 THANKS $$