人教版高中物理 宇宙航行 ppt课件

重力、万有引力与向心力的关系
mg0 F引 Fn
FN F引 F引 FN
• 地球表面的物体
（与地球具有相同的ω）
• 两极的物体： • 赤道上的物体：
即：
即：
• 近地卫星：
• 人造地球卫星：
14\15
• 例:设同步卫星离地心距离为r，运行速率为 v1，加速度为a1,地球赤道上的物体随地球 自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为v2， 地球半径为R，则( ) AD
30π/GT 2
• 2、如果地球自转加快，地球赤道上物体的重 量将发生怎样的变化？ 减小 当自转周期等于多少时可使赤道上的物体 飘起来？
1.4小时
连续物或卫星群的判断问题
• 例：根据观察，在土星外层有一个环带，该环带 有星云等物质构成，为了判断环带是土星的连续 物还是小卫星群。可测出环中各层的线速度v与该 层到土星中心的距离R之间的关系，从而加以确定。 对此下列判断正确的是：（ AD） A.若v与R成正比，则环带是连续物 B.若v与R成正比，则环带是小卫星群 C.若v与R成反比，则环带是连续物 D.若v与R成反比，则环带是小卫星群
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宇宙航行
内 容
• 一、卫星在轨稳定运行 • 二、宇宙速度 • 三、卫星变轨问题
三、变轨问题
思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让其
在高轨道上运行，应采取什么措施？ 在低轨道上加速，使其 沿椭圆轨道运行，当行 至椭圆轨道的远点处时 再次加速，即可使其沿 高轨道运行。………..
发射 ① 近 地 变 轨
②
③
转移轨道
⑤
⑦
⑧ ⑥
④
轨道修正
对接问题:宇宙飞船与空间站的对接
• 空间站实际上就是一个载有人的人造卫星， 那么，地球上的人如何登到空间站，空间站 上的人又如何返回地面？这些活动都需要通 过宇宙飞船来完成，这就存在一个宇宙飞船 与空间站对接的问题。
•思考：能否把宇宙飞船先发射到空间站的同 一轨道上，再通过加速去追上空间站实现对 接呢？
·
mv1 Mm 使卫星加速到v1 , 使 G 2 R R
2
1
F引
2
mv Mm G 2 R R
2
v
L
F引
v2
mv2 Mm G 2 L L
2
使 卫 星 进 入 更 高 轨 道 做 圆 周 运 动
v3 v2
mv3 Mm 使卫星加速到v3，使 G 2 L L
2
非 远 地 点 变 轨
v’ v
A.“嫦娥一号”由⑤到⑥需加速、由⑦到⑧需减速 B.发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度 C.在绕月圆轨道上,卫星周期与卫星质量有关 D.卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比 E.在绕月圆轨道上,卫星受地球的引力大于受月球的引力
② ③
转移轨道
发射 近 地 变 轨
①
⑤
⑦⑧Biblioteka ⑥④轨道修正
2. 2007年10月24日，“嫦娥一号”卫星星箭分离，卫星进入 绕 地轨道。在绕地运行时，要经过三次近地变轨：12小时椭圆轨 道①→24小时椭圆轨道②→48小时椭圆轨道③→修正轨道④→ 地月转移轨道⑤。11月5日11时，当卫星经过距月球表面高度 为h的A点时，再经三次变轨：12小时椭圆轨道⑥→3.5小时椭圆 轨道⑦→最后进入周期为T的极月圆轨道⑧ ，如图所示。 若月球半径为R，试写出月球表面重力加速度的表达式。
向 高 轨 卫 星 的 发 射
卫 星 的 回 收
写出A位置与B位置的向心力方程？
v’ F引’ F引 v
B
A
1、如图所示，发射同步卫星时，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；最后再次点 火将其送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于P点，2、3 相切于Q点。当卫星分别在1、2、3上正常运行时，以 下说法正确的是（ BD ） 3 • A、在轨道3上的速率大 2 于1上的速率 1 · P • B、在轨道3上的角速度 Q 小于1上的角速度 • C、在轨道2上经过Q点时 的速率等于在轨道3上经过Q点时的速率 • D、在轨道1上经过P点时的加速度等于在轨道2上 经过P点时的加速度
“双星”问题
• “双星”是由两颗绕着共同的中心旋转的 恒星组成。对于其中一颗来说，另一颗就 是其“伴星”。
•双星运动的特点：
• 1.两颗恒星均围绕共同的旋转 中心做匀速圆周运动。 • 2.两恒星之间万有引力分别提 供了两恒星的向心力，即两颗 恒星受到的向心力大小相等。 • 3.两颗恒星与旋转中心时刻三 点共线，即两颗恒星角速度相 同，周期相同。
a1 r • A． a2 R
v1 R 2 • C． 2 v2 r
a1 B． a2 v1 D． v2
R 2 r R r
2
• 1、在某行星上用弹簧来秤测量某一物体的重 力。在赤道上测量的示数比在两极处测量的 示数小1/10，若该行星一昼夜的运行时间为T， 万有引力常量为G，则这颗行星的密度为多少？
• 不行，因为飞船加速后做离 心运动会偏离原来的圆轨道 而无法与空间站对接。飞船 首先在比空间站低的轨道运 行，当运行到适当位置时， 再加速运行到一个椭圆轨道。 通过控制轨道使飞船跟空间 站恰好同时运行到两轨道的 相切点，便可实现对接，如 图所示. 飞船
空间站
例：在太空中有两飞行器a、b，它们在绕地 球的同一圆形轨道上同向运行，a在前b在后， 它都配有能沿运动方向向前或向后喷气的发动 机，现要想b 尽快追上a 并完成对接，b应采 取的措施是（ B ） A、沿运动方向喷气 B、先沿运动方向喷气，后运动沿反方向喷气 C、沿运动反方向喷气 D、先沿运动反方向喷气，后沿运动方向喷气
“嫦娥奔月” 图(视频)16
2. 2007年10月24日“嫦娥一号”卫星星箭分离，卫星进入绕 地轨道。在绕地运行时，要经过三次近地变轨：12小时椭圆轨 道①→24小时椭圆轨道②→48小时椭圆轨道③→修正轨道④→ 地月转移轨道⑤。11月5日11时，当卫星经过距月球表面高度 为h的A点时，再经三次变轨：12小时椭圆轨道⑥→3.5小时椭圆 轨道⑦→最后进入周期为T的极月圆轨道⑧ ，如图所示。（ ）
•确定双星的旋转中心：
质量 m 越大，旋转半径越小，离旋转中心越近。
为什么地球是两极略扁的椭球体？
FN