高中物理-卫星变轨问题.ppt

2 卫星 变轨 问题 1 卫星 比较 问题 专题万有引力定律的应用 计算中心天体的质量M 密度 当卫星在天体表面上飞行 1 某星体m围绕中心天体M做圆周运动的周期为T 圆周运动的轨道半径为r 3 中心天体密度 地球 两颗人造地球卫星 都在圆形轨道上运行 它们的质量相等 轨道半径不同 比较它们的向心加速度an 线速度v 角速度 周期T 2 卫星的各物理量随轨道半径变化的规律 一 创境激情初步感知 若抛出物体的水平初速度足够大 物体将会怎样 1 牛顿的设想 英国科学家牛顿 1643 1727 在1687年出版的 自然哲学的数学原理 中 牛顿设想抛出速度足够大时 物体就不会落回地面 二 自主合作探究规律 一 牛顿的设想 1 牛顿对人造卫星原理的描绘 方法一 卫星做圆周运动 由万有引力提供向心力 根据牛顿第二定律得 思考 这个 足够大的速度 应该有多大呢 二 自主合作探究规律 方法二 由于卫星在地球附近环绕时 卫星做圆周运动的向心力可看作由重力提供 根据牛顿第二定律得 思考 这个 足够大的速度 应该有多大呢 二 自主合作探究规律 第5节宇宙航行 1 第一宇宙速度 一 宇宙速度 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度 最大环绕速度 叫做第一宇宙速度 环绕速度 脱离速度 当物体的速度等于或大16 7km s时 物体可以挣脱太阳引力的束缚 飞到太阳系以外的宇宙空间 我们把16 7km s叫做第三宇宙速度 逃逸速度 2 第二宇宙速度 当物体的速度等于或大于11 2km s时 它就会克服地球的引力 永远离开地球 我们把11 2km s叫做第二宇宙速度 3 第三宇宙速度 第5节宇宙航行 V 7 9km s 11 2km s V 7 9km s 人造卫星发射动画演示 3 第三宇宙速度 逃逸速度 v 16 7千米 秒 卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度 1 第一宇宙速度 环绕速度 v 7 9千米 秒 地球卫星最大的绕行速度 地球卫星的最小发射速度 2 第二宇宙速度 脱离速度 v 11 2千米 秒 卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度 或 小结 第5节宇宙航行 对于其他的星球以上三个宇宙速度是否变化呢 变化 不同星球的宇宙速度一般是不一样的 例如 地球的第一宇宙速度是7 9km s金星的第一宇宙速度是7 3km s 第5节宇宙航行 极地卫星和近地卫星 1 极地卫星运行时每圈都经过南北两极 由于地球自转 极地卫星可以实现全球覆盖 2 近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星 其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径 其运行线速度约为7 9km s 3 两种卫星的轨道平面一定通过地球的球心 人造地球卫星 所有卫星的轨道圆心都在地心上 按轨道分类 极地卫星 赤道卫星 其他卫星 v2 v1 v4 v3 v1 v4 结果 v2 v1 v4 v3 v2 v3 点火加速 在椭圆轨道上运行 第一次变轨 第二次变轨 点火加速 在圆轨道上稳定运行 2 航天器变轨问题的三点注意事项 2 航天器在不同轨道上运行时机械能不同 轨道半径越大 机械能越