《卫星变轨问题》导学案+练习(共5页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上卫星变轨问题导学案学习目标:1. 知道卫星运行的动力学依据;2. 理解人造卫星的发射与回收知识;3. 培养学生探究问题的热情,乐于学习的品质学习重点:理解人造卫星的发射、运行与回收的相关知识学习难点:知道人造卫星变轨中的速度与加速度变化情况学习流程一、人造卫星运行的基本原理人造卫星绕地球做 ,由万有引力提供向心力,即 v= = = T= MmrvT轨道半径r确定后,与之对应的卫星线速度、角速度、周期、向心加速度也都是确定的。一旦卫星发生变轨,即轨道半径r发生变化,上述物理量都将随之变化。同理,只要上述物理量之一发生变化,另外几个也必将随之变化。二、变轨运行分析1、渐变
2、由于某个因素的影响使卫星的轨道半径发生缓慢的变化(逐渐增大或逐渐减小),由于半径变化缓慢,卫星每一周的运动仍可以看做是匀速圆周运动。解决此类问题,首先要判断这种变轨是离心还是向心,即轨道半径是增大还是减小,然后再判断卫星的其他相关物理量如何变化。如:人造卫星绕地球做匀速圆周运动时,都会受到稀薄大气的阻力作用。如果不及时进行轨道维持(即通过启动星上小型火箭,将化学能转化为机械能,保持卫星应具有的速度),卫星就会自动变轨,偏离原来的圆周轨道,从而引起各个物理量的变化。试分析这些量怎样变化?2、突变v2v3v4v1QP由于技术上的需要,有时要在适当的位置短时间启动飞行器上的发动机,使飞行器轨道发生突
3、变,使其到达预定的目标。如:发射高轨道卫星时,通常先将卫星发送到近地轨道,使其绕地球做匀速圆周运动,速率为v1,第一次在P点点火加速,在短时间内将速率由v1增加到v2,使卫星进入椭圆形的转移轨道;卫星运行到远地点Q时的速率为v3,此时进行第二次点火加速,在短时间内将速率由v3增加到v4,使卫星进入高轨道,绕地球做匀速圆周运动。试比较卫星在、轨道上经过P、Q两点时的速度和加速度的大小?三、例题分析例1某人造卫星运动的轨道可近似看作是以地心为中心的圆由于阻力作用,人造卫星到地心的距离从r1慢慢变到r2,用v l、v 2分别表示卫星在这两个轨道上的速率,则( )Ar1r2,v1r2,v 1 v 2
4、Cr1 v 2 Dr1r2,v1 v 2例2人造飞船首先进入的是距地面高度近地点为200km,远地点为340km的的椭圆轨道,在飞行第五圈的时候,飞船从椭圆轨道运行到以远地点为半径的圆行轨道上,如图所示,试处理下面几个问题:P地球轨道1轨道2Q(1)飞船在椭圆轨道上运行,Q为近地点,P为远地点,当飞船运动到P点时点火,使飞船沿圆轨道运行,以下说法正确的是( )A飞船在Q点的万有引力大于该点所需的向心力B飞船在P点的万有引力大于该点所需的向心力C飞船在轨道1上P的速度小于在轨道2上P的速度D飞船在轨道1上P的加速度大于在轨道2上P的加速度(2)假设由于飞船的特殊需要,美国的一艘原来在圆轨道运行的
5、飞船前往与之对接,则飞船一定是( )A从较低轨道上加速 B从较高轨道上加速 C从同一轨道上加速 D从任意轨道上加速例3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,将卫星送人同步圆轨道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点时的加速度四、规律总结:(1)
6、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;稳定在新轨道上的运行速度变化由v判断。(2)卫星绕过不同轨道上的同一点(切点)时,其加速度大小关系可用Fma比较得出。(3)要使卫星由较低的圆轨道进入较高的圆轨道,即增大轨道半径(增大轨道高度h),一定要给卫星增加能量。卫星变轨问题 练习江夏实验高中 高一物理组1由于某种原因,人造地球卫星的轨道半径减小了,那么,卫星的( )A速率变大,周期变小 B速率变小,周期变大 C速率变大,周期变大 D速率变小,周期变小22011年下半年,我国发射了“天宫一号”目标飞行器,随后发射神舟八号飞船与之进行第一次无人交会对接对接前“天宫一号”和“神舟
7、八号”绕地球做匀速圆周运动的位置如图所示,A代表“天宫一号”,B代表“神舟八号”,虚线为各自的轨道由此可以判定( )A“天宫一号”发射速度应大于第二宇宙速度B“天宫一号”的运行速度大于第一宇宙速度C“天宫一号”的周期大于“神舟八号”的周期D“神舟八号”减速后有可能与“天宫一号”实现对接3人造地球卫星可以绕地球做匀速圆周运动,也可以沿椭圆轨道绕地球运动对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星,以下说法正确的是( )A近地点速度一定等于7.9 km/s B远地点速度一定小于7.9 km/sC发射此卫星的速度一定大于7.9 km/s D近地点速度一定小于7.9 km/s4北京航天飞行控制中心对“嫦娥二号”卫星
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