专题卫星变轨及双星模型课件2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

第七章

万有引力与宇宙航行专题

卫星变轨及双星模型授课教师：XXX人教版（2019）高中物理（必修二）2025年3月21日云遥一号进入预定轨道思考：卫星是如何从低轨道进入预定轨道的？一、卫星变轨问题由于技术上的需要，有时要在适当的位置短时间启动卫星上的发动机，使卫星的速度发生突变，让其运行轨道发生改变，最终到达预定的高轨道。一、卫星变轨问题卫星发射卫星变轨卫星速度突变（变小/变大）时，卫星的运动将如何变化？F引提供需要mV=卫星做圆周运动＞卫星做近心运动＜卫星做离心运动F引＜F向F引＞F向F引=F向一、卫星变轨问题变轨原理一、卫星变轨问题变轨过程321PQ1、3轨道运行速度分别为V1

与V3变轨点P、Q速度分别为VP与VQ（1）变轨点速度比较变轨点A：卫星点火加速，有VP＞V1变轨点B：卫星点火加速，有V3＞VQ（2）圆轨道1和圆轨道3的速度比较，有V1＞V3综上VP＞V1＞V3＞VQ一、卫星变轨问题特殊点速度比较321PQ1、3圆轨道：a1＞a3

1、2轨道的P为同一个点：2、3轨道的Q为同一个点：a2P＝a1

a2Q＝a3

综上

a2P=a1>a3=a2Q

一、卫星变轨问题特殊点加速度比较321PQ开普勒第三定律：椭圆轨道：圆轨道：r3r1综上T1

<T2<T3各轨道运行周期比较一、卫星变轨问题【例题1】(多选)如图所示,为一个较高轨道卫星发射所经历的理想过程,卫星在较低的圆轨道上运行时,线速度为v1、加速度为a1;加速后在椭圆轨道上运行,近地点的速度为v2、加速度为a2,远地点时速度为v3、加速度为a3;在椭圆远地点再次加速进入较高的圆轨道上运行,线速度为v4、加速度为a4,则()A.v2>v4 B.v1>v3C.a1>a2 D.a4>a3AB针对训练A.飞船在停泊轨道上的速度小于在空间站轨道上运行的速度B.飞船从P点运动到Q点所用时间为C.因为飞船在P点加速进入转移轨道,相比于停泊轨道,其在转移轨道上的速度越来越大D.中国空间站的物品或航天员可以漂浮,说明此时地球对他们的引力消失了【例题2】神舟载人飞船负责进驻天宫核心舱的航天员的上行、下行,天舟货运飞船负责为空间站运输补给物资、补加推进剂等工作。天舟六号飞船发射和对接过程如下:飞船发射后会在停泊轨道(Ⅰ)上进行数据确认,后择机经转移轨道(Ⅱ)完成与中国空间站的交会对接,其变轨过程可简化如图所示,已知停泊轨道半径近似为地球半径R,中国空间站轨道距地面的平均高度为h,飞船在停泊轨道上的周期为T1,则()针对训练B宇宙中，有两颗星在一起组成的稳定旋转系统，它们除相互吸引外，几乎不受外界其他星体的干扰，把这样的系统抽象出来研究，称为“双星模型”。二、双星模型BA1.两星体相对静止2.两星体轨迹圆心相同（绕同一点转动）3.两星体向心力相同4.两星体圆周运动周期、角速度相同二、双星模型模型特点r1r2m2m1Lo②求各自圆周运动的半径r1、r2的大小二、双星模型物理量计算①求r1、r2的比值③求它们的角速度ω④求它们的周期T⑤求双星的总质量二、双星模型物理量计算r1r2m2m1Lo【例题3】(多选)如图所示,天文学家发现有史以来距离最近的两个黑洞(视为质点),相距750光年,设质量大的为a,质量小的为b,它们在彼此之间的引力作用下互相环绕,周期相等。不考虑其他星体对它们的作用,下列说法正确的是()A.a、b的轨道半径之和等于a、b之间的距离B.a、b的速度之比等于a、b的质量之比C.若a、b的间距减小,则周期增大D.若a、b均吞噬相等质量的物质,则a、b的半径之比增大AD针对训练【例题4】如图所示的双星系统由两颗炽热又明亮的大质量恒星构成,二者围绕连接线上中间某个点旋转。通过观测发现,两颗恒星正在缓慢靠近。不计其他天体的影响,且两颗恒星的质量不变。则以下说法正确的是()A.双星之间引力变小B.双星系统周期逐渐变大C.每颗星的加速度均变大D.双星系统转动的角速度恒定C针对训练CABABC三星模型特点：1.围绕某一固定点转动2.受多个万有引力，其合力提供向心力3.周期相同、角速度相同三、多星模型四星模型宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统,通常可忽略其他星体对它们的引力作用,如图所示,设四星系统中每个星体的质量均为m,轨道半径均为R,四颗星稳定分布在