(张德富版)卫星变轨问题

1、江夏一中江夏一中 张德富张德富必考内容必考内容 第四章第四章 第第4讲讲成才之路成才之路 物理物理 人教版人教版 高考一轮总复习高考一轮总复习 卫星变轨概念卫星变轨概念 由于技术上的需要，有时要由于技术上的需要，有时要在适当的位置短时间启动卫星上的在适当的位置短时间启动卫星上的发动机，使发动机，使卫星卫星的速度发生突变，的速度发生突变，让其运行轨道发生改变，最终到达让其运行轨道发生改变，最终到达预定的目标。预定的目标。 万有引力万有引力不够不够提供向心力提供向心力卫星如何从圆卫星如何从圆轨道轨道进入椭圆轨道进入椭圆轨道 ，解释原因？解释原因？ 卫星在卫星在P处处向后喷火向后喷火加速加速离心离心

2、运动运动椭圆椭圆必考内容必考内容 第四章第四章 第第4讲讲成才之路成才之路 物理物理 人教版人教版 高考一轮总复习高考一轮总复习 VF引rvmF2向2rMmGF 引向引FF F引引F向向F引引F向向卫星变轨原理卫星变轨原理MmA点速度点速度内小外大内小外大（在（在A点看轨迹）点看轨迹）在在A点万有引力点万有引力相同相同A必考内容必考内容 第四章第四章 第第4讲讲成才之路成才之路 物理物理 人教版人教版 高考一轮总复习高考一轮总复习 221RMmGRmv122222,vRMmGRmv使使卫星加速到R卫星在圆轨卫星在圆轨道运行速度道运行速度V1V2900减小减小卫星变轨原理卫星变轨原理必考内容必考

3、内容 第四章第四章 第第4讲讲成才之路成才之路 物理物理 人教版人教版 高考一轮总复习高考一轮总复习 必考内容必考内容 第四章第四章 第第4讲讲成才之路成才之路 物理物理 人教版人教版 高考一轮总复习高考一轮总复习 223LMmGLmv卫星变轨原理卫星变轨原理卫星如何从椭圆卫星如何从椭圆轨道轨道进入圆轨道进入圆轨道 ，解释原因？解释原因？ 卫星在卫星在Q处处向后喷火向后喷火加速加速 万有引力万有引力不够不够提供向心力提供向心力离心离心运动运动圆圆必考内容必考内容 第四章第四章 第第4讲讲成才之路成才之路 物理物理 人教版人教版 高考一轮总复习高考一轮总复习 2244LMmGLmvv ，使，使使

4、卫星加速到使卫星加速到思考思考1：卫星在轨道卫星在轨道上经过上经过P点时的速度点时的速度大小为大小为 vp1 与它在轨道与它在轨道上经过上经过P点时的速点时的速度大小为度大小为vp2，试比较二者大小关系？试比较二者大小关系？vp2vp1追问：在椭圆轨道上追问：在椭圆轨道上P点与点与Q点的速度大小相等吗？点的速度大小相等吗？卫星变轨中速度的关系卫星变轨中速度的关系vPvQQ 思考思考2：卫星在轨道卫星在轨道上经过上经过Q点时的速点时的速度为大小度为大小 vQ3 与它在轨道与它在轨道上经过上经过Q点时的点时的速度大小为速度大小为vQ4，试比较二者大小关系？试比较二者大小关系？vQ4vQ3卫星变轨中

5、速度的关系卫星变轨中速度的关系思考思考3：比较卫星在轨道比较卫星在轨道上经过上经过P点时点时的加速度的加速度ap1 与它在轨道与它在轨道上经过上经过P点时点时的加速度的加速度ap2 的大小？的大小？2p1paa卫星变轨中加速度的关系卫星变轨中加速度的关系必考内容必考内容 第四章第四章 第第4讲讲成才之路成才之路 物理物理 人教版人教版 高考一轮总复习高考一轮总复习 思考：思考：人造卫星在人造卫星在低轨道上运行低轨道上运行，要想让其在，要想让其在高轨道上运行高轨道上运行，应采取什么措施？，应采取什么措施？在在低轨道上加速低轨道上加速，使其沿，使其沿椭椭圆轨道圆轨道运行，当行至椭圆轨运行，当行至椭

6、圆轨道的道的远点远点处时再次处时再次加速加速，即，即可使其沿可使其沿高轨道运行高轨道运行。卫星变轨原理卫星变轨原理1 1、卫星在二轨道相切点、卫星在二轨道相切点万有引力万有引力相同相同速度速度内小外大内小外大（切点看轨迹）（切点看轨迹）2 2、卫星在椭圆轨道运行、卫星在椭圆轨道运行近地点近地点-速度速度大大，动能大，动能大远地点远地点-速度速度小小，动能小，动能小必考内容必考内容 第四章第四章 第第4讲讲成才之路成才之路 物理物理 人教版人教版 高考一轮总复习高考一轮总复习 卫星变轨总结卫星变轨总结1、从内（低）到外（高）要加速从内（低）到外（高）要加速2、从外（高）到内（低）要减速从外（高）

7、到内（低）要减速例例1（2011年年 课标全国卷）课标全国卷）发射地球同步卫星时，先将卫发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3.轨道轨道1、2相切于相切于Q点，轨道点，轨道2、3相切于相切于P点，如图所示。则当卫星分别在点，如图所示。则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是：轨道上正常运行时，以下说法正确的是：A卫星在轨道卫星在轨道3上的速率大于在轨道上的速率大于在轨道1上的速率上的速率B卫星在轨道卫星在轨道3上的角速度

8、小于在轨道上的角速度小于在轨道1上的角速度上的角速度C卫星在轨道卫星在轨道1上经过上经过Q点时的加速度大于它在轨道点时的加速度大于它在轨道2上上 经过经过Q点时的加速度点时的加速度D卫星在轨道卫星在轨道2上经过上经过P点时的加速度点时的加速度 等于它在轨道等于它在轨道3上经过上经过P点时的加速度点时的加速度（ BDBD ）123pQ123pQ例例2（20102010江苏卷）江苏卷）20092009年年5 5月，航天飞机在完成对哈勃空间望月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在远镜的维修任务后，在A A点从圆形轨道点从圆形轨道进入椭圆轨道进入椭圆轨道，B B为轨为轨道道上的一点，如图所

9、示，关于航天飞机的运动，下列说法中正上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有（确的有（ ） A.A.在轨道在轨道上经过上经过A A的速度小于经过的速度小于经过B B的速度的速度B.B.在轨道在轨道上经过上经过A A的速度小于在轨道的速度小于在轨道上经过上经过A A的速度的速度C.C.在轨道在轨道上经过上经过A A的加速度等于在轨道的加速度等于在轨道上经过上经过A A的加速度的加速度D.D.在轨道在轨道上经过上经过A A的加速度小于在轨道的加速度小于在轨道上经过上经过A A的加速度的加速度ABC 例例3. 3. 20072007年年1010月月2424日日“嫦娥一号嫦娥一号”卫

10、星星箭分离，卫星进入绕卫星星箭分离，卫星进入绕地轨道。在绕地运行时，要经过三次近地变轨：地轨道。在绕地运行时，要经过三次近地变轨：1212小时椭圆轨小时椭圆轨道道2424小时椭圆轨道小时椭圆轨道4848小时椭圆轨道小时椭圆轨道修正轨道修正轨道地月转移轨道。地月转移轨道。1111月月5 5日日1111时，当卫星经过距月球表面高度时，当卫星经过距月球表面高度为为h h的的A A点时，再经三次变轨：点时，再经三次变轨：1212小时椭圆轨道小时椭圆轨道3.53.5小时椭圆小时椭圆轨道轨道最后进入周期为最后进入周期为T T的极月圆轨道的极月圆轨道 ，如图所示（，如图所示（ ） A.“A.“嫦娥一号嫦娥一

11、号”由到需加速、由到需减速由到需加速、由到需减速 B.B.发射发射“嫦娥一号嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度的速度必须达到第三宇宙速度 C.C.在绕月圆轨道上在绕月圆轨道上, ,卫星周期与卫星质量有关卫星周期与卫星质量有关 D.D.卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比 E.E.在绕月圆轨道上在绕月圆轨道上, ,卫星受地球的引力大于受月球的引力卫星受地球的引力大于受月球的引力近地变轨近地变轨轨道修正轨道修正转移轨道转移轨道发射发射D“嫦娥奔月嫦娥奔月” 图图必考内容必考内容 第四章第四章 第第4讲讲成才之路成才之路 物理物理 人教版人教

12、版 高考一轮总复习高考一轮总复习 例例4：宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船：宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可想与前面的空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可采取的方法是（采取的方法是（ ）A. . 飞船加速直到追上空间站，完成对接飞船加速直到追上空间站，完成对接B. . 飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接空间站完成对接C. . 飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接对接D. . 无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接B1、从内到外要加速，但从内到外要加速，但v外外 v外外2、全优设计对应的内容、全优设计对应的内容1、导学案剩余的内容、导学案剩余的内容卫星向后喷火，卫星的线速度卫星向后喷火，卫星的线速度v突然突然增大增大，所需向心力，所需向心力也随之而也随之而增大，增大，此此时时万有引力不足以提供万有引力不足以提供卫星绕地球做卫星绕地球做圆周运动的圆周运动的向心力，卫星将做离心运向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨动，脱离原来的圆轨道，做椭圆运动。道，做椭圆运动。卫星变轨总结卫星变轨总结当卫星当卫星向