20xx人教版高中物理必修2第6章第5節(jié)《宇宙航行》word學(xué)案-文庫(kù)吧
2024-11-08 20:15 本頁(yè)面
【正文】 圓上運(yùn)動(dòng)到 A 點(diǎn)和在大圓上運(yùn)動(dòng)到 A 點(diǎn)時(shí) ， 離地心的距離相同 ， 萬有引力 F＝ GMmr22大小相同 ， 由 F＝ ma 知 ， 加速度的大小相同． 若人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道運(yùn)行 ， 在 A 點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)曲率半徑為 r1， 則向心加速度 a1＝ v21r1；若沿大圓軌道運(yùn)行時(shí) ， 在 A點(diǎn)的向心加速度 a2＝ v22r2， 因?yàn)?a1＝ a2， 即v21r1＝v22r2， 又 r1r2， 所以 v1v2. 由于這個(gè)原因 ， 人造地球衛(wèi)星要從橢圓軌道進(jìn)入大圓軌道 ， 只要 在到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn) A 時(shí) ， 用推進(jìn)器向后噴氣使其加速 ， 當(dāng)速度達(dá)到沿大圓運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度 v2 時(shí) ， 它就不再沿橢圓運(yùn)行而沿大圓做圓周運(yùn)動(dòng)了．地球同步衛(wèi)星就是利用這種原理進(jìn)入同步軌道并保持在這條軌道上運(yùn)行的．若人造衛(wèi)星原來在大圓上運(yùn)行 ， 則當(dāng)它經(jīng)過遠(yuǎn)地點(diǎn) A 時(shí) ， 利用推進(jìn)器向前噴氣使自己的速度減小到沿橢圓運(yùn)行的速度 v1時(shí) ， 它就從大圓軌道上到了橢圓軌道上． 二、變軌問題的兩點(diǎn)技巧 1． 當(dāng)衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 萬有引力提供向心力 ， 由 GMmr2＝ mv2r， 得 v＝GMr ，由此可見軌道半徑 r 越大 ， 線速度 v 越小．當(dāng)由于某原因速度 v 突然改變時(shí) ， 若速度 v 突然減 小 ， 則 Fmv2r， 衛(wèi)星將做近心運(yùn)動(dòng) ， 軌跡為橢圓；若速度 v突然增大 ， 則 Fmv2r， 衛(wèi)星將做離心運(yùn)動(dòng) ， 軌道變?yōu)闄E圓 ， 此時(shí)可用開普勒第三定律分析其運(yùn)動(dòng)． 2． 衛(wèi)星到達(dá)橢圓軌道與圓軌道的切點(diǎn)時(shí) ， 衛(wèi)星受到的萬有引力相同 ， 所以加速度相同． 三、典例剖析 (多選 )發(fā)射地球同步衛(wèi)星 ， 先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道 1， 然后點(diǎn)火 ， 使其沿橢圓軌 道2 運(yùn)行 ， 最后再次點(diǎn)火 ， 將衛(wèi)星送入同步圓軌道 2 相切于 Q 點(diǎn) ， 軌道 3 相切于 P點(diǎn) ， 如圖所示 ， 則當(dāng)衛(wèi)星分別在 3 軌道上正常運(yùn)行時(shí) ， 以下說法正確的是 ( ) A． 衛(wèi)星在軌道 3 上的速率大于在軌道 1 上的速率 B． 衛(wèi)星在軌道 3 上的角速度小于在軌道 1上的角速度 C． 衛(wèi)星在軌道 1 上經(jīng)過 Q 點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道 2上經(jīng)過 Q 點(diǎn)時(shí)的加速度 D． 衛(wèi)星在軌道 2 上經(jīng)過 P 點(diǎn)時(shí)的 加速度等于它在軌道 3上經(jīng)過 P 點(diǎn)時(shí)的加速度 點(diǎn)撥：衛(wèi)星的加速度 a＝ GMr2， 只與衛(wèi)星到地心的距離 r有關(guān) ， 與衛(wèi)星的軌道無關(guān)． 衛(wèi)星在不同軌道上的角速度 ω 、線速度 v的大小關(guān)系可根據(jù) F 萬 ＝ F 向 得出． 解析： 本題主要考查人造地球衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng) ， 尤其是考查了同步衛(wèi)星的發(fā)射過程 ， 對(duì)考生理解物理模型有很高的要求． 由 GMmr2＝ mv2r得 ， v＝GMr .因?yàn)?r3r1， 所以 v3 GMmr2＝ mω2r 得 ，ω ＝ GMr3r1， 所以 ω 3ω 1 上經(jīng) Q 點(diǎn)時(shí)的加速度為地球引力產(chǎn)生的加速度 ， 而在軌道
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