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/sV7.9km/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,v2v1,v4v3,v1v4,结果：v2v1v4v3,v2v3,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