2018_2019学年高中物理第5章万有引力与航天习题课变轨问题双星问题课件沪科版必修2.ppt
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1、习题课 变轨问题 双星问题,第5章 万有引力与航天,学习目标,1.理解赤道物体、同步卫星和近地卫星的区别. 2.会分析卫星(或飞船)的变轨问题. 3.掌握双星的运动特点及其问题的分析方法.,内容索引,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,重点探究,例1 如图1所示,A为地面上的待发射卫星,B为近地圆轨道卫星,C为地球同步卫星.三颗卫星质量相同,三颗卫星的线速度大小分别为vA、vB、vC,角速度大小分别为A、B、C,周期分别为TA、TB、TC,向心加速度分别为aA、aB、aC,则 A.ACaB,一、“赤道上物体”“同步卫星”和“近地卫星”的比较,图1,答案,解析,解析 同步
2、卫星与地球自转同步,故TATC,AC, 由vr及a2r得vCvA,aCaA,知vBvC,BC,TBaC. 故可知vBvCvA,BCA,TBaCaA. 选项A正确,B、C、D错误.,同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较 1.同步卫星和近地卫星: 相同点:都是万有引力提供向心力由上式比较各运动量的大小关系,即r越大,v、a越小,T越大.,2.同步卫星和赤道上物体 相同点:周期和角速度相同 不同点:向心力来源不同,因此要通过vr,a2r比较两者的线速度和向心加速度的大小.,针对训练1 (多选)关于近地卫星、同步卫星、赤道上的物体,以下说法正确的是 A.都是万有引力等于向心力 B.赤道上的物体和同步卫
3、星的周期、线速度、角速度都相等 C.赤道上的物体和近地卫星的线速度、周期不同 D.同步卫星的周期大于近地卫星的周期,答案,解析,解析 赤道上的物体是由万有引力的一个分力提供向心力,A项错误; 赤道上的物体和同步卫星有相同周期和角速度,但线速度不同,B项错误;,赤道上物体、近地卫星、同步卫星三者间的周期关系为T赤T同T近,根据vr可知v赤v同,则线速度关系为v赤v同v近,故C项正确.,1.卫星的变轨问题: 卫星变轨时,先是线速度v发生变化导致需要的向心力发生变化,进而使轨道半径r发生变化. (1)当卫星减速时,卫星所需的向心力F向m 减小,万有引力大于所需的向心力,卫星将做近心运动,向低轨道变迁
4、. (2)当卫星加速时,卫星所需的向心力F向m 增大,万有引力不足以提供卫星所需的向心力,卫星将做离心运动,向高轨道变迁. 以上两点是比较椭圆和圆轨道切点速度的依据.,二、人造卫星的变轨问题,2.飞船对接问题: (1)低轨道飞船与高轨道空间站对接如图2甲所示,低轨道飞船通过合理地加速,沿椭圆轨道(做离心运动)追上高轨道空间站与其完成对接.,图2,(2)同一轨道飞船与空间站对接 如图乙所示,后面的飞船先减速降低高度,再加速提升高度,通过适当控制,使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度.,例2 如图3所示为卫星发射过程的示意图,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,最后再一次
5、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,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 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上的周期大于在轨道2上的周期 C.卫星在轨道1上经过Q点时的速率大于它在轨道2上经过Q点时的速率 D.卫星在轨道2上经过P点时的向心加速度小于它在轨道3上经过P点时的向心加速度,图3,答案,解析,解析 卫星在圆轨道上做匀速圆周运动时有:,因为r1r3,所以v1v3,A项错误; 由开普勒第三定律知T3T2,B项正确; 在Q点从轨道1到轨道2需要做离心运动,故需要加速. 所以在Q点v2Qv1Q,C项错误;
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