2018-2019学年教科版必修二 第三章 微型专题3 卫星变轨问题和双星问题. 学案
2018-2019学年教科版必修二       第三章 微型专题3 卫星变轨问题和双星问题.   学案第1页

微型专题3 卫星变轨问题和双星问题

[学习目标] 1.会分析卫星的变轨问题,知道卫星变轨的原因和变轨前后卫星速度的变化.2.掌握双星运动的特点,会分析求解双星运动的周期和角速度.

一、人造卫星的发射、变轨与对接

1.发射问题

要发射人造卫星,动力装置在地面处要给卫星一很大的发射初速度,且发射速度v>v1=7.9 km/s,人造卫星做离开地球的运动;当人造卫星进入预定轨道区域后,再调整速度,使F引=F向,即G=m,从而使卫星进入预定轨道.

2.卫星的变轨问题

卫星变轨时,先是线速度v发生变化导致需要的向心力发生变化,进而使轨道半径r发生变化.

(1)当卫星减速时,卫星所需的向心力F向=m减小,万有引力大于卫星所需的向心力,卫星将做近心运动,向低轨道变迁.

(2)当卫星加速时,卫星所需的向心力F向=m增大,万有引力不足以提供卫星所需的向心力,卫星将做离心运动,向高轨道变迁.

以上两点是比较椭圆和圆轨道切点速度的依据.

3.飞船对接问题

(1)低轨道飞船与高轨道空间站对接如图1甲所示,低轨道飞船通过合理地加速,沿椭圆轨道(做离心运动)追上高轨道空间站与其完成对接.

图1

(2)同一轨道飞船与空间站对接

如图乙所示,后面的飞船先减速降低高度,再加速提升高度,通过适当控制,使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度.