7.4.3 宇宙航行(卫星发射、变轨、对接问题) 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册(共16张PPT)

(共16张PPT)
§7.43 宇宙航行
(卫星发射、变轨、对接问题)
第七章 万有引力与宇宙航行
课前练. 有a、b、c、d 四颗卫星, a还未发射, 在地球赤道上随地球一起转动, b是近地卫星, c是地球同步卫星, d是高空探测卫星, 设地球自转周期为24 h, 所有卫星的运动均视为匀速圆周运动, 各卫星排列位置如图所示, 则下列关于卫星的说法中正确的是(　　)
A．a的向心加速度等于重力加速度g
B．c在6 h内转过的圆心角为
C．b在相同的时间内转过的弧长最长
D．d的运动周期可能是23 h
C
一. 卫星发射：
(1).用多级火箭加速使卫星进入轨道
②F引③F引>F向 , 卫星做近心运动
(2).进入轨道时，
思考：
卫星绕地球可能做什么运动？
① 若F引 = F向 ,
卫星绕地球做匀速圆周运动
　　对于低轨道卫星来说一般直接入轨, 即最后一级火箭发动机关机后, 就可进入预定轨道。而中、高轨道卫星的发射需要滑行入轨, 一般经历以下三个阶段：
　①停泊轨道：h=200km~400km的圆形轨道
　②转移轨道：即图中椭圆形轨道, 地球为焦点
　③同步轨道：调整姿态实现电磁通讯
二.卫星变轨
我国在2018.11.1发射了第41颗北斗导航同步卫星，
那么如何让卫星进入预定轨道呢？
注:1. 图中A点为椭圆轨道Ⅱ与圆轨道Ⅰ的切点,
图中B点为椭圆轨道Ⅱ与圆轨道Ⅲ的切点
课堂探究一：
(1).从圆轨道Ⅰ变为椭圆轨道Ⅱ ,
需要在A点加速还是减速？
2. 图中除了A、B两点变轨时需点火变速 ,
其它地方运行时均关闭推进器, 依靠惯性滑行
(2).从椭圆轨道Ⅱ的A点运动到B点,
运行的速度变大还是变小？
(3).从椭圆轨道Ⅱ变为圆轨道Ⅲ ,
需要在B点加速还是减速？
(4). 若在圆轨道Ⅰ上运行的速度为vⅠ
在圆轨道Ⅲ上运行的速度为vⅢ
在椭圆轨道Ⅱ上运行时经过A点的速度为vⅡA
在椭圆轨道Ⅱ上运行时经过B点的速度为vⅡB
试比较vⅠ 、 vⅢ 、 vⅡA 、 vⅡB 的大小
vⅡA > vⅠ > vⅢ > vⅡB
(5). 若在圆轨道Ⅰ上运行的周期为TⅠ
在椭圆轨道Ⅱ上运行的周期为TⅡ
在圆轨道Ⅲ上运行的周期为TⅢ
试比较TⅠ 、TⅡ 、TⅢ 的大小
TⅠ (6). 若在圆轨道Ⅰ上运行时经过A点的加速度为aⅠ
在圆轨道Ⅲ上运行时经过B点的加速度的为aⅢ
在椭圆轨道Ⅱ上运行时经过A点的加速度为aⅡA
在椭圆轨道Ⅱ上运行时经过B点的加速度为aⅡB
试比较aⅠ 与aⅡA 、 aⅢ 与aⅡB 的大小
aⅡA = aⅠ > aⅢ = aⅡB
4. 比较：
1. 切点A点
(1). Ⅰ→Ⅱ 匀速圆周→离心运动:加速 vⅡA > vⅠ
(2). G =man ： aⅡA = aⅠ
3. 切点B点
(1). Ⅱ→Ⅲ 近心运动→匀速圆周:加速 vⅢ > vⅡB
(2). G =man ： aⅢ = aⅡB
2. 从A点→B点
(1).开普勒第二定律: 速度变小
卫星变轨总结
(1). vⅡA > vⅠ > vⅢ > vⅡB
(2). aⅡA = aⅠ > aⅢ = aⅡB
(3). TⅠ (2). G =man : 加速度变小
[例1] (多选)发射地球同步卫星时，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．当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是( )
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
系统集成 第79页
BD
[针对训练1] 2019年1月15日，嫦娥四号生物科普试验载荷项目团队发布消息称停留在月球上的“嫦娥四号”探测器上的一颗棉花种子已经发芽，这是人类首次在月球上进行生物生长实验．如图所示，“嫦娥四号”先在环月圆轨道Ⅰ上运动，接着在Ⅰ上的A点实施变轨进入近月的椭圆轨道Ⅱ，再由近月点B实施近月制动，最后成功登陆月球，下列说法正确的是( )
A. “嫦娥四号”沿轨道Ⅱ运行的周期大于沿轨道Ⅰ运行的周期
B. “嫦娥四号”沿轨道Ⅰ运动至A点时，需制动减速才能进入轨道Ⅱ
C. “嫦娥四号”沿轨道Ⅱ运行时，
在A点的加速度大小大于在B点的加速度大小
D. “嫦娥四号”在轨道Ⅱ上由A点运行到B点的过程中，
速度逐渐减小
系统集成 第80页
B
5．(多选)中国自行研制的“神州八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器在距离地球高为h的轨道上实现自动对接，为未来空间站建设迈出了关键一步．对接前，它们的运动轨迹如图所示，假设“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，周期为T，“神州八号”运行的轨道为椭圆，且两轨道相切于远地点P，已知引力常量为G.则下列说法正确的是( )
A．在远地点P处，“神舟八号”的加速度与“天宫一号”的加速度相等
B．根据题中条件可以计算出地球的平均密度
C．根据题中条件可以计算出“天宫一号”的质量
D．要实现“神舟八号”与“天宫一号”在远地点P处对接，
“神舟八号”需在靠近P处点火减速
系统集成 第82页
AB
三.卫星对接
4. 比较：
1. 切点A点
(1). Ⅰ→Ⅱ 匀速圆周→离心运动:加速 vⅡA > vⅠ
(2). G =man ： aⅡA = aⅠ
3. 切点B点
(1). Ⅱ→Ⅲ 近心运动→匀速圆周:加速 vⅢ > vⅡB
(2). G =man ： aⅢ = aⅡB
2. 从A点→B点
(1).开普勒第二定律: 速度变小
(1). vⅡA > vⅠ > vⅢ > vⅡB
(2). aⅡA = aⅠ > aⅢ = aⅡB
(3). TⅠ (2). G =man : 加速度变小
课堂小结