一轮复习变轨问题分析课件

卫星变轨问题分析第四讲万有引力与航天万有引力和天体运动的有关问题是高考必考内容之一，以近几年卫星的发射、运行和回收、神舟飞船、天宫一号等为背景的天体运动信息给予题在高考中频频出现。卫星的变轨问题主要以圆周运动变椭圆运动或椭圆运动变圆周运动的选择题为主。卫星变轨问题分析第四讲万有引力与航天1.原理分析2.参量分析3.能量分析VF引rvmF2向2rMmGF引向引FFF引＜F向离心运动F引＞F向近心运动MA匀速圆周运动轨道II轨道I1.卫星由低轨道高轨道的运行轨道I轨道IIBA2.卫星由高轨道低轨道的运行思考讨论：（1）比较卫星在1轨道通过P点速度2轨道通过P点速度2轨道通过Q点速度3轨道速度四者大小关系？1vpv2Qv23vQPvvvv2312vF引221RMmGRmv122222,vRMmGRmv使使卫星加速到L卫星在圆轨道运行速度V1V2θ＞900减小v3QP223LMmGLmvR2244LMmGLmvv，使使卫星加速到v3v423PQ思考讨论：（2）比较卫星在2轨道通过Q点加速度和3轨道通过Q点加速度的大小？（3）比较卫星在3个轨道上运行的周期大小？【例1】在完成各项任务后，“神舟十号”飞船于2013年6月26日回归地球．如图所示，飞船在返回地面时，要在P点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，Q为轨道Ⅱ上的一点，M为轨道Ⅰ上的另一点，关于“神舟十号”的运动，下列说法中正确的有()A．飞船在轨道Ⅱ上经过P的速度小于经过Q的速度B．飞船在轨道Ⅱ上经过P的速度小于在轨道Ⅰ上经过M的速度C．飞船在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期D．飞船在轨道Ⅱ上经过P的加速度小于在轨道Ⅰ上经过M的加速度AB【变式训练】(多选)航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的与地球相切的一点，如图所示．关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有()．A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度B．在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D．在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度审题导析1.物体要做近心运动，vAIIvAI，速度减小.2.A为远地点，B为近地点，速度不同.3.因为有椭圆轨道，故用开普勒定律判定周期较合适.轨道I轨道IIBAABC解题模板反思总结1、运行参量比较：（1）速度变轨原理比较轨道切点速度开普勒第二定律比较椭圆轨道远近点速度高轨低速长周期比较圆轨道速度（2）加速度：由知只与有关marMmG2r（3）周期：由开普勒第三定律比较kTr23思考讨论：比较卫星在1、2两个轨道上运行的动能、势能、机械能大小？21KkEE21PPEE21EE【例1】（2013·新课标II卷）目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是()A.卫星的动能逐渐减小B.由于地球引力做正功，引力势能一定减小C.由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小BD【变式训练】(多选)(2013·全国新课标Ⅰ,20)2012年6月18日，神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343km的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接.对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气,下面说法正确的是().A．为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B．如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加C．如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低D．航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用BC解题模板反思总结2、变轨能量比较：（1）合外力做功比较动能大小（2）万有引力做功比较引力势能大小（3）其它力做功比较机械能大小补充：引力势能计算表达式rGMmEP1、运行参量比较：（1）速度变轨原理比较轨道切点速度开普勒第二定律比较椭圆轨道远近点速度高轨低速长周期比较圆轨道速度（2）加速度：由知只与有关marMmG2r（3）周期：由开普勒第三定律比较kTr23复习小结2、运行能量比较：（1）同一轨道上运行，机械能守恒（2）不同轨道上的机械能不相等，轨道越高机械能越大，同一颗卫星，轨道半径变大，动能减小，势能增大（3）卫星变轨过程中机械能不守恒复习小结