卫星的变轨问题-兰州五中朱友坤.pptVIP

* 兰州五中 朱友坤 　在人造地球卫星变轨问题教学的过程中，常常会遇到一些教材讨论较浅或没有讨论的实际问题．怎样把这些疑难问题向学生讲清楚，讲得既生动、有趣，又不犯科学性的错误，这就要求我们教师必须具有坚实的理论基础，要不断地学习，加深拓宽知识面．同时在设计教学方案时，恰当地将一些相关知识和处理问题的方法渗透到课堂教学中去，力求居高临下，深入浅出地对问题进行讲解． 一、离心运动 1、离心运动 离心运动：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动 2、物体作离心运动的条件 F合 F向 怎样把卫星发射到轨道上去呢？ 有两种方法。以地球同步卫星为例。一种是直线发射，由火箭把卫星发射到三万六千公里的赤道上空，然后做九十度的转折飞行，使卫星进入轨道。另一种方法是变轨发射，即先把卫星发射到高度约二百公里至三百公里的圆轨道上，这条轨道叫停泊轨道，当卫星穿过赤道平面时，末级火箭点火工作，使卫星进入一条大的椭圆轨道，其远地点恰好在赤道上空三万六千公里处，这条轨道叫转移轨道，当卫星到达远地点时，再开动卫星上的发动机，使之进入圆形同步轨道。，也叫静止轨道。 卫星在以 为半径的圆轨道上运动时有 卫星在以 为半径的圆轨道上运动时有 二、卫星变轨运动的分析 在近地点A处，飞船的速度较大，地球对飞船的万有引力小于飞船做半径为Ra的圆周运动所需的向心力，故飞船做离心运动。 在远地点B处，飞船的速度较小，地球对飞船的万有引力大于它绕地球做半径为Rb的圆周运动时所需向心力，飞船做向心运动。 当飞船沿半径为Ra的圆轨道运动到A点时，若飞船向后喷气而使飞船加速，万有引力不足以提供飞船绕地球做圆周运动的向心力，飞船将沿椭圆轨道做离心运动。 反之，当飞船沿椭圆轨道运动到近地点A时，若飞船向前喷气，使飞船减速到绕地心做圆周运动所需的向心力刚好等于飞船在A所受地球的万有引力，则飞船由椭圆轨道变为半径为Ra的圆轨道；。 同理，当飞船沿椭圆轨道运动到B点时，若飞船向后喷气，使飞船加速到绕地心做圆周运动所需的向心力刚好等于在B点时的万有引力时，飞船将由椭圆轨道变为以地心为圆心，以Rb为半径的圆轨道运动；反之，当飞船沿半径为Rb的圆轨道运动到B点时，若飞船向前喷气而使飞船减速，万有引力大于作圆周运定所需要的向心力，飞船将沿椭圆轨道做向心运动。 卫星在圆轨道1上有： 卫星在A点点火后： 卫星在A点点火后，进入椭圆轨道运动，卫星从A到B的过程中克服引力做功，动能减小，引力势能增大。 卫星在椭圆轨道上B点： 卫星在B点点火进入圆轨道后： v1 v2 v3 v4 例 如图所示，某次发射同步卫星时，先进入一个近地的圆轨道，然后在P点点火加速，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，远地点为同步轨道上的Q），到达远地点时再次自动点火加速，进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在P点短时间加速后的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3，在Q点短时间加速后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______。 【例】发射地球同步卫星时,先将卫星发射到近地圆轨道1,然后点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,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,如图所示,则当卫星分别在1,2,3轨道上正常运行时,下列说法中正确的是: 　　 ( )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上的角速度小于 在轨道1上的角速度C. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度 大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度 等于它在轨道3上经过P点时的加速度 BD 如图所示，从地面上A点发射一枚远程导弹，在引力的作用下，沿ACB椭圆轨道飞行击中地面目标B，C为轨道的远地点，距地面高度为h。已知地半为R，地球质量为M，引力常量为G。设距离地面高度为h的圆轨道上卫星运动的周期为T，不计空气阻力。下列结论正确的是（） （A）导弹在C点的速度大于 （B）导弹在C点的加速度等于 （C）地球球心为导弹椭圆轨道的一个焦点 （D）导弹从A点运动到B点的时间一定小于T 当飞船沿椭圆轨道运动到C点时，将此时速度分解为沿万有引力方向和垂直于万有引力方向两个分速度，若向着地球方向喷气使与引力方向在同一直线方向的分速度恰好减为零，此时若垂直于引力方向的分速度恰好满足飞船绕地心做圆周运动所需的向心力等于飞船所受的万有引力，则飞船由椭圆轨道变为半径为Rc的圆轨道，反之，当飞船沿半径为Rc的圆轨道运动到C点时