《拓展課 突破衛星運行問題中的“三個難點”》萬有引力與宇宙航行PPT優質課件
知識拓展
拓展點一 衛星的變軌問題
1.衛星變軌問題的處理
衛星在運動中的“變軌”有兩種情況：離心運動和近心運動。當萬有引力恰好提供衛星做圓周運動所需的向心力，即GMmr2＝mv2r時，衛星做勻速圓周運動；當某時刻速度發生突變，所需的向心力也會發生突變，而突變瞬間萬有引力不變。
(1)制動變軌：衛星的速率變小時，使得萬有引力大于所需向心力，即GMmr2＞mv2r，衛星做近心運動，軌道半徑將變小。
(2)加速變軌：衛星的速率變大時，使得萬有引力小于所需向心力，即GMmr2＜mv2r，衛星做離心運動，軌道半徑將變大。
2.變軌過程
(1)為了節省能量，在赤道上順著地球自轉方向發射衛星到圓軌道Ⅰ上，如圖所示。
(2)在A點(近地點)點火加速，由于速度變大，萬有引力不足以提供在軌道Ⅰ上做圓周運動的向心力，衛星做離心運動進入橢圓軌道Ⅱ。
(3)在B點(遠地點)再次點火加速進入圓軌道Ⅲ。
3.變軌過程各物理量分析
(1)兩個不同軌道的“切點”處線速度v不相等，圖中vⅢ＞vⅡB，vⅡA＞vⅠ。
(2)同一個橢圓軌道上近地點和遠地點線速度大小不相等，從遠地點到近地點線速度逐漸增大。
(3)兩個不同圓軌道上的線速度v不相等，軌道半徑越大，v越小，圖中vⅠ＞vⅢ。
[試題案例]
[例1] (多選)發射地球同步衛星時，先將衛星發射至近地圓軌道1，然后經點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛星送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖所示。當衛星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是( )
A.衛星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率
B.衛星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度
C.衛星在軌道1上經過Q點時的加速度大于它在軌道2上經過Q點時的加速度
D.衛星在軌道2上經過P點時的加速度等于它在軌道3上經過P點時的加速度
[針對訓練1] (多選)如圖所示，在發射地球同步衛星的過程中，衛星首先進入橢圓軌道Ⅰ，然后在Q點通過改變衛星速度，讓衛星進入地球同步軌道Ⅱ，則( )
A.該衛星的發射速度必定大于11.2 km/s
B.衛星在同步軌道Ⅱ上的運行速度大于7.9 km/s
C.在橢圓軌道上，衛星在P點的速度大于在Q點的速度
D.衛星在Q點通過加速實現由軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ
拓展點二 同步衛星、近地衛星、赤道上物體物理量的比較
1.相同點
(1)都以地心為圓心做勻速圓周運動。
(2)同步衛星與赤道上的物體具有相同的角速度。
2.不同點
(1)向心力的不同
同步衛星、近地衛星均由萬有引力提供向心力，GMmr2＝mv2r；而赤道上的物體隨地球自轉做圓周運動的向心力(很小)是萬有引力的一個分力，GMmr2≠mv2r。
(2)向心加速度的不同
[針對訓練2] 地球赤道上有一物體隨地球的自轉而做圓周運動，向心力為F1，向心加速度為a1，線速度為v1，角速度為ω1；繞地球表面附近做圓周運動的人造衛星(高度忽略)的向心力為F2，向心加速度為a2，線速度為v2，角速度為ω2；地球同步衛星的向心力為F3，向心加速度為a3，線速度為v3，角速度為ω3。地球表面重力加速度為g，第一宇宙速度為v，假設三者質量相等，則( )
A.F1＝F2＞F3 B.a1＝a2＝g＞a3
C.v1＝v2＝v＞v3 D.ω1＝ω3＜ω2
... ... ...
關鍵詞：人教版高中物理必修二PPT課件免費下載，突破衛星運行問題中的三個難點PPT下載，萬有引力與宇宙航行PPT下載，.PPT格式；
