第七章专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 课件-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 物 理 姓名：张妍迪 思考与讨论 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？ 专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 1、理解卫星变轨和对接原理，会分析卫星变轨前后物理量的变化。 学习目标 2、掌握卫星运动的特点，会分析卫星的追及问题。 3、掌握多星运动的特点，会分析多星半径、速度、周期比值的问题。 专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 一、卫星变轨问题 思考：1.在低地圆轨道上做圆周运动满足什么条件呢？ v F引 M m 2.在近地圆轨道上P点加速，卫星轨道会如何变化？ 供 需 P 3.做离心运动的卫星会一直飞出去吗？ 离心 运动 圆周 运动 4.如何上升到更高的圆轨道呢？ Q Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ轨P点： Ⅱ轨P点： 专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 一、卫星变轨问题 v M m P Ⅰ Ⅱ Ⅲ 思考1.请思考卫星在Ⅰ轨道P点和Ⅱ轨道过P点哪个速度大？为什么？ 喷气加速 喷气加速 近地 圆轨道Ⅰ 椭圆 轨道Ⅱ 较高 圆轨道Ⅲ 喷气减速 喷气减速 切点的速度比较： 思考2.Q点时候呢？ vⅠP和vⅢQ呢？ vⅡP＞vⅠP＞vⅢQ＞vⅡQ 切点加速度比较： aⅠP＝aⅡP aⅡQ＝aⅢQ 周期比较： 思考3.为什么加速了两次最终速度反而减小了呢？ 注意：喷气只是改变了卫星在该点的速度。 思考4.不同轨道上P、Q点的加速度比较呢？ 思考5.三个轨道的周期比较呢？ 思考6.如果要从高轨变到低轨呢？ Q 专题一：卫星变轨与对接、天体追及相遇 一、卫星变轨问题 起因：稀薄的空气阻力。 思考1：受到稀薄的空气阻力影响，高轨道卫星轨道会如何变化？ f阻 圆周 运动 近心运动 思考2：发现卫星在低轨道上做匀速圆周运动，它的受力有什么特点呢？ 在初始轨道： 初轨道上受阻力： 在低轨道上： 思考3：v0和v2谁大？ 圆周 运动 专题一：卫星变轨与对接、天体追及相遇 二、航天器对接 2025年2月，在3.6万公里高空，我国实践25号卫星成功给北斗卫星在轨补充燃料，延长卫星寿命。 思考1：能否把实践25号先发射到北斗卫星的同一轨道上， 再通过加速去追上空间站实现对接呢？ 专题一：卫星变轨与对接、天体追及相遇 二、航天器对接 “问天”与空间站对接 专题一：卫星变轨与对接、天体追及相遇 三、天体的追及相遇 当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。根据计算，土星冲日每隔378天便会出现一次。 土星下一次的冲日时间又是怎计算出来的呢？ 专题一：卫星变轨与对接、天体追及相遇 三、天体的追及相遇 建模 土星下一次的冲日时间又是怎计算出来的呢？ 专题一：卫星变轨与对接、天体追及相遇 三、天体的追及相遇 思考：1.请分析该过程中两星体运动的关联？ 已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示。根据题中信息，试计算土星相邻两次冲日的时间间隔，哪颗地外行星相邻两次冲日的时间间隔最短? A、B两天体都绕同一中心天体做圆周运动，某时刻A、B相距最近，问A、B下一次相距最近需要多少时间？ 2.若问：多长时间后可能发现它们再相遇呢？ 3.若问从相距最近到下一次相距最远需要多长时间呢？ 专题一：卫星变轨与对接、天体追及相遇 三、天体的追及相遇 3.轨道平面不重合时，两天体只有在同一时刻位于中心天体同一侧的同一直线上时发生相遇。 专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 思考与讨论 专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 相距较近、仅在彼此的引力作用下绕连线上某点做匀速圆周运动的两颗恒星称为双星。 它们的运动有什么规律呢？ 一、双星系统 双星系统 专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 四、双星系统的特点 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。 O 专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 四、双星系统 r1 r2 如图，已知双星的质量分别为m1、m2，它们之间的距离为L，求： (1)各自圆周运动的半径r1、r2的大小； m1 m2 L ②m 越大，r越小 双星系统规律： (2)线速度v1、v2的比值； (3)运动周期T。 思考1.它们在做什么运动呢？ 对m1: 对m2: 解决思路是什么？ ①ω、T相同 F万距离和轨道半径r不同 思考2.它们的轨道半径有什么规律？ 思考：某些双星运动晚期，两者间距逐渐减小，一者不断吸食另一者的物质，则共同圆周运动的T怎么变化呢？ 专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 五、三星系统 专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 三 星 三星 ． 专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 六、三星系统的特点 三星系统是指有三颗恒星组成的恒星系统，一般是由一对双星和另一颗距离较远的星组成的一个双星系统。这三颗恒星的距离相对于其他恒星很远，因此三星系统受其他星体引力影响通常忽略不计。 类型: 1、直线等间距排列 2、正三角形排列 A B C A B C O 专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 六、三星系统 A B C 设每颗星的质量均为m，轨道半径为R，求该三星系统的周期T O 0 a R 设每颗星的质量均为m，相邻行星间距离为a，求该三星系统的周期T 思考：它们在做什么运动呢？ 解决思路是什么？ 圆周半径r=a吗 对A: 对m: ①ω、T相同 专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 七、四星系统 宇宙中存在一些离其他恒星很远的四颗恒星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用。 如图，其中一种是四颗质量相等的恒星位于正方形的四个顶点上，沿着外接于正方形的圆形轨道做匀速圆周运动，它们转动的方向相同，周期、角速度、线速度的大小相等。 L r 专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 课堂小结 专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 四星 三星 双星 谢谢！ 专题：卫星变轨与对接、天体追及相遇、双星多星问题 Lavf58.20.100 2.反方向转动的天体转过的角度 或 （n=0、1、2、……）时表明两物体相遇或相距最近。 1.同方向绕行的两天体转过的角度 或 （n=0、1、2、……）时表明两物体相距最近。 $