万有引力重难点深度分析(绝对透)资料课件.ppt

1、rTmrmrmvrMmG22222422gRGMmgRMmG一、两大基本路线：23234rGMaGMrTrGMrGMvnrTmrmrmvrMmG222224人造卫星：人造卫星：32323234RGTrVMGTrM中心中心天体质量和密度公式：天体质量和密度公式：22gRGMmgRMmGRGgGgRM432天体质量和密度公式：天体质量和密度公式：第一宇宙速度：第一宇宙速度：skmgRRGM/9 . 7难点一：难点一：一、同步卫星一、同步卫星1、轨道、轨道 同步卫星是运行周期和地球自转周期相同的人造地球卫星，它与地球保持相对静止，总是位于赤道的正上方。因此任何一个同步卫星的轨道平面都通过地心 ,同步

2、卫星的轨道也称为同步轨道。2、周期、周期同步卫星公转周期与地球自转周期相同，即T=24h。3、高度与轨道半径、高度与轨道半径：设同步卫星离地面高度为h得h=3.6 104km，则轨道半径r=R+h=4.2 107m）（）（hT4h222RmRMmG4、运行速率、运行速率v= ( R + h) =2 ( R + h) /T=3.1km/s，方向与地球自转方向相同5、角速度、角速度角速度=2/T=7.3 10-5rad/ s6、向心加速度、向心加速度解得a=0.22m/s27、发射三颗同步卫星，即可覆盖全球的每个角落、发射三颗同步卫星，即可覆盖全球的每个角落）（hT4a22R二、近地卫星近地卫星是

3、指轨道在地球表面附近的卫星，计算时轨道半径可近似取地球半径1、周期解得T=84min2、运行速率解得v=7.9km/s （第一宇宙速度）它们是绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫它们是绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星最大线速度和最小周期星最大线速度和最小周期RmRMmG22 vRmRMmG222T4 同步卫星、近地卫星与同步卫星、近地卫星与赤道上物体赤道上物体的异同的异同一、相同点一、相同点 (M地球质量；R地球半径）1、三者都绕地球做匀速圆周运动，向心力均与地球的万有引力有关2、同步卫星与赤道上物体的运动周期相同：T同= T赤=24h3、近地卫星与赤道上物体的运动轨道半径相同： r近=r赤=R

4、二、不同点二、不同点1、轨道半径不同：r近=r赤=R r同=R+h则：则： r同同 r近近=r赤赤2、向心力不同：近地近地卫星、同步同步卫星绕地球运动的向心力完全由地球对它们的万有引力万有引力来提供：Fn=F万赤道赤道物体的向心力有万有引力的一个分力万有引力的一个分力来提供，万有引力的另一个分力提供赤道物体的重力3、向心加速度不同：由 及 则：则： a近近 a同同 a赤赤ar2mMmGrT 4a224、周期不同： T同同=T赤赤 T近近 5、线速度不同：由 及则：则：v近近v同同 v赤赤6、角速度不同：由 及则：则： 同同= 赤赤 近近 r vr22mMmGT r2vrmr22MmGT2 难点

5、二：卫星变轨问题难点二：卫星变轨问题VF引F引引F向向F引引F向向卫星变轨原理卫星变轨原理MmA点速度点速度内小外大内小外大（在（在A点看轨迹）点看轨迹）在在A点万有引力点万有引力相同相同A思考：思考：人造卫星在人造卫星在低轨道上运行低轨道上运行，要想让其在，要想让其在高轨道上运行高轨道上运行，应采取什么措施？，应采取什么措施？在在低轨道上加速低轨道上加速，使其沿，使其沿椭椭圆轨道圆轨道运行，当行至椭圆轨运行，当行至椭圆轨道的道的远点远点处时再次处时再次加速加速，即，即可使其沿可使其沿高轨道运行高轨道运行。卫星变轨原理卫星变轨原理1 1、卫星在二轨道相切点、卫星在二轨道相切点万有引力万有引力相

6、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12R卫星在圆轨卫星在圆轨道运行速度道运行速度V1V2900减小减小卫星变轨原理卫星变轨原理卫星变轨原理卫星变轨原理 1 1、如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至、如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至近地近地圆轨道圆轨道1 1，然后经点火使其沿，然后经点火使其沿椭圆轨道椭圆轨道2 2运行；最后再次运行；最后再次点火将其送入同步点火将其送入同步圆轨道圆轨道3 3。轨道。轨道1 1、2 2相切于相切于P

7、P点，点，2 2、3 3相切于相切于Q Q点。当卫星分别在点。当卫星分别在1 1、2 2、3 3上正常运行时，以下上正常运行时，以下说法正确的是（说法正确的是（ ） A A、在轨道、在轨道3 3上的速率大上的速率大 于于1 1上的速率上的速率 B B、在轨道、在轨道3 3上的角速度上的角速度 小于小于1 1上的角速度上的角速度 C C、在轨道、在轨道2 2上经过上经过Q Q点时点时 的速率等于在轨道的速率等于在轨道3 3上经过上经过Q Q点时的速率点时的速率 D D、在轨道、在轨道1 1上经过上经过P P点时的加速度等于在轨道点时的加速度等于在轨道2 2上上 经过经过P P点时的加速度点时的加

8、速度 QQP P231BD对接问题：对接问题：宇宙飞船与空间站的对接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，空间站实际上就是一个载有人的人造卫星，那么，地球上的人如何到达空间站，空间那么，地球上的人如何到达空间站，空间站上的人又如何返回地面？这些活动都需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。宙飞船与空间站对接的问题。思考：思考：能否把宇宙飞船先发射到空间站的同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一轨道上，再通过加速去追上空间站实现对接呢？接呢？

9、 不行，因为飞船加速后做离心运动会偏离原来的圆不行，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。轨道而无法与空间站对接。 飞船首先在比空间站低的轨飞船首先在比空间站低的轨道运行，当运行到适当位置道运行，当运行到适当位置时，再时，再加速加速运行到一个椭圆运行到一个椭圆轨道。轨道。 通过控制轨道使飞船跟空间通过控制轨道使飞船跟空间站站恰好恰好同时运行到两轨道的同时运行到两轨道的相切点，此时飞船适当减速，相切点，此时飞船适当减速，便可实现对接，如图示。便可实现对接，如图示。飞船飞船对接方法：对接方法：例：在太空中有两飞行器例：在太空中有两飞行器a a、b b，它们在绕地，它们在绕地

10、球的同一圆形轨道上同向运行，球的同一圆形轨道上同向运行，a a在前在前b b在后，在后，它都配有能沿运动方向向前或向后喷气的发动它都配有能沿运动方向向前或向后喷气的发动机，现要想机，现要想b b 尽快追上尽快追上a a 并完成对接，并完成对接，b b应采应采取的措施是（取的措施是（ ）A A、沿运动方向喷气、沿运动方向喷气 B B、先沿运动方向喷气，后沿运动反方向喷气、先沿运动方向喷气，后沿运动反方向喷气C C、沿运动反方向喷气、沿运动反方向喷气 D D、先沿运动反方向喷气，后沿运动方向喷气、先沿运动反方向喷气，后沿运动方向喷气BVF引F引=0F引引F向向F引引F向向卫星变轨原理卫星变轨原理Mm速度速度内小外大内小外大（看轨迹）（看轨迹）万有引力万有引力相同相同