2019-2020学年新教材高中物理 第七章 万有引力与宇宙航行 拓展课 突破卫星运行问题中的“三个难点”课件 新人教版必修第二册

拓展课突破卫星运行问题中的“三个难点”,拓展点一卫星的变轨问题,1.卫星变轨问题的处理,2.变轨过程(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道上，如图所示。,(2)在a点(近地点)点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供在轨道上做圆周运动的向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道。(3)在b点(远地点)再次点火加速进入圆轨道。,3.变轨过程各物理量分析(1)两个不同轨道的“切点”处线速度v不相等，图中vvb，vav。,(2)同一个椭圆轨道上近地点和远地点线速度大小不相等，从远地点到近地点线速度逐渐增大。(3)两个不同圆轨道上的线速度v不相等，轨道半径越大，v越小，图中vv。,(5)两个不同轨道的“切点”处加速度a相同，图中aab，aaa。,试题案例例1(多选)发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于q点，轨道2、3相切于p点，如图所示。当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是(),a.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率b.卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度c.卫星在轨道1上经过q点时的加速度大于它在轨道2上经过q点时的加速度d.卫星在轨道2上经过p点时的加速度等于它在轨道3上经过p点时的加速度,答案bd,针对训练1(多选)如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道，然后在q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道，则(),a.该卫星的发射速度必定大于11.2km/sb.卫星在同步轨道上的运行速度大于7.9km/sc.在椭圆轨道上，卫星在p点的速度大于在q点的速度d.卫星在q点通过加速实现由轨道进入轨道,解析11.2km/s是卫星脱离地球引力束缚的最小发射速度，而同步卫星仍然绕地球运动，选项a错误；7.9km/s(第一宇宙速度)是近地卫星的环绕速度，也是卫星最大的环绕速度，同步卫星运动的线速度一定小于第一宇宙速度，选项b错误；椭圆轨道上，p是近地点，故卫星在p点的速度大于在q点的速度；卫星在轨道上的q点做近心运动，只有加速后才能沿轨道运动，选项c、d正确。答案cd,拓展点二同步卫星、近地卫星、赤道上物体物理量的比较1.相同点(1)都以地心为圆心做匀速圆周运动。(2)同步卫星与赤道上的物体具有相同的角速度。2.不同点(1)向心力的不同,(2)向心加速度的不同,试题案例例2(多选)地球同步卫星离地心的距离为r，运行速率为v1，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，地球的第一宇宙速度为v2，半径为r，则下列比例关系中正确的是(),【解题指导】,答案ad,针对训练2地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动，向心力为f1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略)的向心力为f2，向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为2；地球同步卫星的向心力为f3，向心加速度为a3，线速度为v3，角速度为3。地球表面重力加速度为g，第一宇宙速度为v，假设三者质量相等，则(),a.f1f2f3b.a1a2ga3c.v1v2vv3d.132,答案d,方法总结处理这类题目的关键是受力分析，抓住随地球自转物体与卫星在向心力的具体来源上的差异。切忌不考虑实际情况、生搬硬套f向f引及其有关结论。,拓展点三天体中的追及、相遇问题1.对于天体中的追及、相遇问题的处理思路,2.在分析卫星与地球上的物体的相遇与追及问题时，要根据地球上物体与同步卫星角速度相同的特点进行判断。,试题案例例3设地球的自转角速度为0，地球半径为r，地球表面重力加速度为g，某人造卫星在赤道上空做匀速圆周运动，轨道半径为r，且r5r，飞行方向与地球的自转方向相同，在某时刻，该人造卫星通过赤道上某建筑物的正上方，则到它所需要的时间为(地球同步卫星轨道半径约为6.6r)(),下一次通过该建筑物正上方,隐含：卫星已经比建筑物多走了一圈,答案d,针对训练3两颗卫星在同一轨道平面绕地球做匀速圆周运动，如图所示，地球半径为r，a卫星离地面的高度等于r，b卫星离地面高度为3r，则：,(1)a、b两卫星周期之比tatb是多少？(2)若某时刻两卫星正好同时通过地面同一点的正上方，则