3.4.2 卫星变轨问题 双星问题 课件 高中物理新教科版必须第二册（2022-2023学年）

第三章万有引力定律新教科版高中物理必修第二册第4节卫星变轨问题双星问题(第2课时)卫星如果想从轨道1转移到更高的轨道2或者3上运行，如何实现？卫星如果想从轨道3转移到更低的轨道2或者1上运行，如何实现？问题1231、卫星的变轨原理离心运动无动力运行向后点火加速匀速圆周运动向前点火减速近心运动2、变轨过程（1）低轨道到高轨道：

·v2v3v4v1ⅠⅡⅢ

低圆轨道(Ⅰ)P点加速高圆轨道(Ⅲ)椭圆转移轨道(Ⅱ)Q点加速离心运动离心运动2、变轨过程（2）高轨道到低轨道：

·v2v3v4v1ⅠⅡⅢ

高圆轨道(Ⅲ)Q点减速低圆轨道(Ⅰ)椭圆转移轨道(Ⅱ)P点减速近心运动近心运动v1v2v3v4由于技术上的原因，卫星的发射往往要分几个阶段，经过多次变轨后才能定点于预定的位置。进入同步轨道后的速率为v4。试比较v1、v2、v3、v4的大小，并用小于号将它们排列起来______。3、速度分析使卫星进入更高轨道做圆周运动v3v41v1v2减速，v3>v223θ＞900vF引加速v2>v1加速v4>v3切点P切点Q1、变轨原理：加速离心，减速近心。

注意：变轨时间极短，瞬间即可完成，所以变轨时假定卫星位置不变。4、加速度分析及变轨问题总结v1a1v2a2v3a3v4a4AB嫦娥二号练习1、（多选）如图在月球附近圆轨道上运行的“嫦娥二号”，到A点时变为椭圆轨道，B点是近月点，则Ａ．在A点变轨时，“嫦娥二号”必须突然加速Ｂ．在A点变轨时，“嫦娥二号”必须突然减速Ｃ．从A点运动到B点过程中，“嫦娥二号”受到月球的引力减小Ｄ．从A点运动到B点过程中，“嫦娥二号”速率增大BD练习2[多选]如图所示，发射同步卫星的一般程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后在P点变轨，进入椭圆形转移轨道(该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P点，远地点为同步圆轨道上的Q点)，到达远地点Q时再次变轨，进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在椭圆形转移轨道的近地点P点的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3，在同步轨道上的速率为v4，三个轨道上运动的周期分别为T1、T2、T3，则下列说法正确的是(

)

CD练习3、[多选]2020年5月8日13时49分，我国新一代载人试验飞船返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆，试验取得圆满成功。如图乙所示，飞船在返回地面时，要在P点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，Q为轨道Ⅱ上的一点，M为轨道Ⅰ上的另一点。关于飞船的运动，下列说法正确的有

(

)

A.飞船在轨道Ⅱ上经过P的速度小于经过Q的速度B.飞船在轨道Ⅱ上经过P的速度小于在轨道Ⅰ上经过M的速度C.飞船在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期D.飞船在轨道Ⅱ上经过P的加速度小于在轨道Ⅰ上经过M的加速度

解析：飞船从P点到Q点的过程中，利用开普勒第二定律可知离地球越近速度越大，A正确。飞船在轨道I做匀速圆周，但是P点需减速才能到轨道II，故轨道II上P点速度小于I上M点速度，B正确。使用开普勒第三定律：轨道II的周期小，C错误。P、M的加速度是由该处万有引力提供，所以两点加速度相等，D错误。AB二、双星模型二、双星问题LM1M2r1L-r1两颗星角速度相同（1）模型：如图所示，宇宙中两个靠得比较近的天体，不考虑其他天体的引力作用，在彼此间的万有引力作用下绕其连线上的某固定点做匀速圆周运动，称为“双星”模型。(2)特点：①各自所需的向心力由彼此间的万有引力相互提供②两颗星的周期及角速度都相同③两颗星的半径与它们之间的距离关系为r1+r2=L

(3)两颗星到圆心的距离与星体质量成反比，与星体运动的线速度成反比．问题1．若在双星模型中，图中L、m1、m2、G为已知量，双星运动的质量、轨道半径有何关系？对m1有对m2有①②①÷②得：联立①②③式，得③两颗星轨道半径与星体质量成反比又因为两颗星角速度相同问题2．若在双星模型中，图中L、m1、m2、G为已知量，双星运动的周期如何表示？对m1有对m2有①②④①+②得：又因为③④LM1M2r1L-r1LM1M2r1L-r1rMmF太阳质量是地球的33万倍M+m≈M4.(双星模型)(多选)(2020·广东深圳中学质检)有一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞系统，如图7所示.若图中双黑洞的质量分别为M1和M2，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动.根据所学知识，下列说法中正确的是A.双黑洞的角速度之比ω1∶ω2＝M2∶M1B.双黑