人造卫星问题好学习教案

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1、会计学1人造卫星人造卫星(rnzowixng)问题好问题好第一页，共32页。 2222G M mm v2= m r= m r 1rTr第1页/共31页第二页，共32页。 G M1v = 2rr 33rT = 2r 3G M 33G M1v = 4rr第2页/共31页第三页，共32页。22RMmGRmv122211,vRMmGRmv使使卫星加速到第3页/共31页第四页，共32页。如图所示，如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星三轨道中可以作为卫星(wixng)轨道轨道的是哪些？的是哪些？abc知识构建知识构建(u jin)与题与题型演练型演练第4页/共31页第五页，共32页。赤道轨道赤道轨道极

2、地轨道极地轨道1.人造卫星的轨道平面：所有人造卫星的轨道均人造卫星的轨道平面：所有人造卫星的轨道均以地心以地心(d xn)为圆心为圆心卫星可以分为赤道卫星可以分为赤道(chdo)卫星、极地卫星和其他卫星、极地卫星和其他卫星卫星其他轨道其他轨道第5页/共31页第六页，共32页。 把天体（或人造卫星）的运动看成是把天体（或人造卫星）的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力(wn yu (wn yu ynl)ynl)提供提供2.2.解决天体（卫星）运动解决天体（卫星）运动(yndng)(yndng)问题的基本问题的基本思路：思路：(1)(1)建立建立(ji

3、nl)(jinl)模型模型：2222)2(TmrmrrvmrMmG这是本章的这是本章的主线索主线索。（2）在地面附近万有引力近似等于物体的重力，）在地面附近万有引力近似等于物体的重力，mgRMmG=2这是本章的这是本章的副线索副线索。2= gRGM若已知地球表面的重力加速度若已知地球表面的重力加速度g和地球半径和地球半径R，可以用，可以用gR2替换替换GM，由于这种代换的重要性，通常被称为，由于这种代换的重要性，通常被称为黄金代换黄金代换。由上式得：由上式得：第6页/共31页第七页，共32页。越高越慢越高越慢卫星卫星(wixng)的各物理量随轨道半径的变化而变的各物理量随轨道半径的变化而变化的

4、规律：化的规律：第7页/共31页第八页，共32页。题型一：卫星的轨道参量题型一：卫星的轨道参量(cnling)的分析与求解的分析与求解第8页/共31页第九页，共32页。第9页/共31页第十页，共32页。第10页/共31页第十一页，共32页。关于关于(guny)地球同步卫星的五个地球同步卫星的五个“一定一定”轨道平面一定：轨道平面与轨道平面一定：轨道平面与共面共面周期一定：与地球自转周期周期一定：与地球自转周期，即，即T24 h.角速度一定：与地球自转的角速度角速度一定：与地球自转的角速度 。赤道赤道(chdo)平平面面相同相同(xin tn)相同相同与地球自转方向相同即与地球自转方向相同即自西

5、向东运动自西向东运动。绕行方向：绕行方向：第11页/共31页第十二页，共32页。2002RGMgmgRMmG22hRGMgmghRGMmhh4.地球及行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题地球及行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题(wnt)（1）不考虑地球自转影响：）不考虑地球自转影响： 表面重力加速度：表面重力加速度： (2)空中空中(kngzhng)重力加速度（离地面重力加速度（离地面h处）：处）：第12页/共31页第十三页，共32页。对于稳定运行状态的卫星：对于稳定运行状态的卫星：运行速率运行速率(sl)不变；不变；轨道半径不变；轨道半径不变；万有引力提供向心力，即万有引力提供向心力，

6、即 成立成立.rvmrMmG22=其运行速度与其其运行速度与其(yq)运行轨道处于一一对应关系，即每运行轨道处于一一对应关系，即每一轨道都有一确定速度相对应一轨道都有一确定速度相对应 而不稳定运行的卫星则不具备上述关系，其运行速而不稳定运行的卫星则不具备上述关系，其运行速率和轨道半径都在发生着变化。万有引力率和轨道半径都在发生着变化。万有引力(wn yu ynl)做功，我们将其称为不稳定运行即变轨运动。做功，我们将其称为不稳定运行即变轨运动。 题型二：同步卫星、近地卫星、地球赤道上物体运动的题型二：同步卫星、近地卫星、地球赤道上物体运动的特点特点第13页/共31页第十四页，共32页。23222

7、4)2(GTrMrTmrMmGGRgMmgRMmG22表表第14页/共31页第十五页，共32页。平均平均(pngjn)密度密度32332323344RGTrRGTrVM若卫星紧贴地表运行：若卫星紧贴地表运行： ，即只要，即只要测出其近地卫星的周期测出其近地卫星的周期T，就可求出该天体，就可求出该天体(tint)的平均密度。的平均密度。23,GTRr第15页/共31页第十六页，共32页。5.5.卫星卫星(wixng)(wixng)的变轨的变轨问题问题卫星做离心运动，轨道半径变大，到高轨道后达到卫星做离心运动，轨道半径变大，到高轨道后达到(d do)新的稳定运行状态新的稳定运行状态 卫星做卫星做向

8、心运动向心运动，轨道半径减小，轨道半径减小，到低轨到低轨道后达道后达到新的稳定运行状态到新的稳定运行状态rvmrMmG22卫星变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力卫星变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；的大小关系判断；rGMv 稳定在新轨道上的运行速度变化由稳定在新轨道上的运行速度变化由 判断判断第16页/共31页第十七页，共32页。题型三、卫星的变轨题型三、卫星的变轨(bin u)问题问题第17页/共31页第十八页，共32页。VF引rvmF2向2rMmGF 引向引FF F引引F向向F引引F向向卫星卫星(wixng)变轨原理变轨原理MmA点速度点速度(sd)内小外大

9、（在内小外大（在A点看点看轨迹）轨迹）在在A点万有引力点万有引力(wn yu ynl)相同相同A第18页/共31页第十九页，共32页。思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让其在高轨道思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让其在高轨道上运行，应采取上运行，应采取(ciq)什么措施？什么措施？在低轨道在低轨道(gudo)上加速，使上加速，使其沿椭圆轨道其沿椭圆轨道(gudo)运行，运行，当行至椭圆轨道当行至椭圆轨道(gudo)的远的远点处时再次加速，即可使其沿点处时再次加速，即可使其沿高轨道高轨道(gudo)运行。运行。卫星卫星(wixng)变轨原理变轨原理1 1、卫星在二轨道相切点、卫星在二轨道相切点

10、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，动能小第19页/共31页第二十页，共32页。221RMmGRmv122222,vRMmGRmv使使卫星加速到R卫星卫星(wixng)在圆轨道运行速度在圆轨道运行速度V1V2900减小减小卫星卫星(wixng)变轨原理变轨原理第20页/共31页第二十一页，共32页。第21页/共31页第二十二页，共32页。223LMmGLmv卫星变轨卫星变轨(bin u)原理原理第22页/共31页第二十三页，共32页

11、。2244LMmGLmvv ，使使使使卫卫星星加加速速到到第23页/共31页第二十四页，共32页。第24页/共31页第二十五页，共32页。v1v2v3v4第25页/共31页第二十六页，共32页。发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地(jn d)圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运动，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道2与轨道1相切于近地(jn d)点Q，轨道2与轨道3相切于远地点P，如图所示。设卫星在圆轨道1运动的速率为V1，在圆轨道3运行的速率为V3，在椭圆轨道2的近地(jn d)点的速率为V2，在远地点的速率为V4，则：它们的速度大小关系为_；加速度大小关系为_。第26页/共3

12、1页第二十七页，共32页。v1v2v3v4第27页/共31页第二十八页，共32页。QP231BD第28页/共31页第二十九页，共32页。mm2m2m1m1or2r1在天体运动中，把两颗相距很近各自以一定的速率绕某一在天体运动中，把两颗相距很近各自以一定的速率绕某一中心转动，且始终与转到中心在同一直线的恒星称为中心转动，且始终与转到中心在同一直线的恒星称为(chn wi)双星。双星。特点：特点：1.相互作用的万有引力提供向心力。相互作用的万有引力提供向心力。2.运动运动(yndng)角速度相等。角速度相等。规律：规律：22212122121)(rmrmrrmmG第29页/共31页第三十页，共32页。第30页/共31页第三十一页，共32页。NoImage内容(nirng)总结会计学。把天体（或人造卫星(rnzowixng)）的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供。A轨道半径越大，线速度越大。C轨道半径越大，周期越大。周期一定：与地球自转周期，即T24 h.。角速度一定：与地球自转的角速度。同步卫星 ：地球同步卫星是相对地球表面静止的稳定运行卫星.。4.地球及行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题。即先要观测出该天体的g表和自身半径R就可求出天体质量。近地点-速度大，动能大。谢谢第三十二页，共32页。