专题：高中物理人造卫星问题.ppt

天 体 运 动 问 题,人造卫星系列,把天体（或人造卫星）的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供,一.解决天体（卫星）运动问题的基本思路：,(1)建立模型：,这是本章的主线索。,（2）在地面附近万有引力近似等于物体的重力，,这是本章的副线索。,若已知地球表面的重力加速度g和地球半径R，可以用gR2替换GM，由于这种代换的重要性，通常被称为黄金代换。,由上式得：,二、人造卫星的运动规律,可见：v、T 和a与 r 为一一对应关系,人造地球卫星,问题：卫星的轨道圆心在哪儿？,所有卫星的轨道圆心都在地心上,赤道卫星,极地卫星,其他卫星,赤道卫星,其他卫星,从卫星的受力角度分析：卫星的轨道有什么特点,轨道特点：万有引力提供向心力.所以轨道平面一定经过地球中心 对于圆轨道：地心位于其圆心； 对于椭圆轨道：地心位于一个焦点上。,例1.思考与讨论：如图所示，A、B、C、D四条轨道中不可以作为卫星轨道的是哪一条？,提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心,二.两种最常见的卫星,轨道半径近似地可认为等于地球半径，速率v=7.9km/s，周期T=85min。在所有绕地球做匀速圆周运动的人造卫星中是线速度最大，周期最短。,神舟六号飞船的运行轨道离地面的高度为345 km，线速度约7.6km/s，周期约90min。,1.近地卫星,小资料：,8,凡是近地人造卫星的问题都可从下列关系去列运动方程，即:,重力=万有引力=向心力,地球同步卫星能否位于厦门正上方某一确定高度h ？,2.同步卫星 ：地球同步卫星是相对地球表面静止的稳定运行卫星.,关于地球同步卫星的五个“一定” 轨道平面一定：轨道平面与 共面 周期一定：与地球自转周期 ，即T24 h. 角速度一定：与地球自转的角速度 。,赤道平面,相同,相同,与地球自转方向相同即自西向东运动。,绕行方向：,3颗同步卫星可实现全球覆盖,1.同步卫星主要用于通讯。要实现全球通讯，只需三颗同步卫星即可。 2.为了同步卫星之间不互相干扰，大约3左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一种资源。,同步卫星,近地卫星,月球,近地卫星、同步卫星、月球三者比较,比较赤道上的某一点、近地卫星、同步卫星的T、v、a向,注意事项：区别赤道上随地球自转的物体、近地卫星与同步卫星：,巩固与练习 （2011北京）由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步卫星，这些卫星的： A.质量可以不同 B.轨道半径可以不同 C.轨道平面可以不同 D.速率可以不同,答案：A,如何发射同步卫星？,三.卫星变轨问题,对于稳定运行状态的卫星： 运行速率不变； 轨道半径不变； 万有引力提供向心力，即 成立.,其运行速度与其运行轨道处于一一对应关系，即每一轨道都有一确定速度相对应,而不稳定运行的卫星则不具备上述关系，其运行速率和轨道半径都在发生着变化。万有引力做功，我们将其称为不稳定运行即变轨运动。,当卫星所受万有引力刚好提供向心力时，它的运行速率就不再发生变化，轨道半径确定不变从而做匀速圆周运动，我们称为稳定运行.,1.卫星的变轨问题,当卫星速度增大时：,卫星做离心运动，轨道半径变大，到高轨道后达到新的稳定运行状态,卫星做向心运动，轨道半径减小，到低轨道后达到新的稳定运行状态,当卫星速度减小时：,卫星变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；,稳定在新轨道上的运行速度变化由 判断,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？,在低轨道上加速，使其沿椭圆轨道运行，当行至椭圆轨道的远点处时再次加速，即可使其沿高轨道运行。,卫星变轨原理,1、卫星在二轨道相切点,万有引力相同，加速度相同,速度内小外大（切点看轨迹）,2、卫星在椭圆轨道运行,近地点-速度大，加速度大,远地点-速度小，加速度小,四、人造卫星的超重和失重,1、发射和回收阶段,发射,加速上升,超重,回收,减速下降,超重,2、沿圆轨道正常运行,只受重力,a = g,完全失重,与重力有关的现象全部消失,天平,弹簧秤测重力,液体压强计,五.模型三、“双星”,“双星”是由两颗绕着共同的中心旋转的星球组成。它们围绕它们的连线上的某一固定点做同周期的匀速圆周运动，这种结构称为双星。,1.两颗恒星均围绕共同的旋转中心做匀速圆周运动。 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大小相等。 3.两颗恒星与旋转中心时刻