卫星变轨问题

卫星变轨总结
②当卫星向前喷火，卫星的线速度突然减小 ，所需向心力也随之而突然减小，（万有引力不 变）即万有引力大于卫星所需的向心力，因此卫 星将做近心运动，同样会脱离原来的圆轨道，轨 道半径变小，卫星的回收利用了这一原理．
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
p
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
1 23 Q
例2（2010·江苏卷）2009年5月，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上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正
mv32 L
G
Mm L2
卫星如何从椭圆轨道Ⅱ进入圆轨道Ⅲ ， 解释原因？
卫星在Q处 向后喷火加速
万有引力不够 提供向心力
离心运动
圆
ⅡⅢ
Q
使
卫
星
进
v4
入
更
v3
高
轨
道
做
圆
周
运 动
使卫星v4， 加使 m 速 L42v到 GM L2 m
卫星变轨中速度的关系
思考1：卫星在轨道Ⅰ上经过P点时的速度 大小为 vp1 与它在轨道Ⅱ上经过P点时的速 度大小为vp2，试比较二者大小关系？
V
mA
F引
F引
G
Mm r2
F引＜F向 F引＞F向
F引 F向
F向
m
v2 r
M
在A点万有引力相同
A点速度—内小外大（在A点看轨迹）
卫星变轨原理
使卫星v2加 ,使 m 速 R22v到 GM R2 m
卫星在圆轨 道运行速度
V1
R
1
2
V2
mv12 R
G
Mm R2
F引
θ＞900
v 减小
卫星变轨原理
L
v3
F引
确的有（ AB ） C
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的速度小于在轨道Ⅰ上经过A的速度 C.在轨道Ⅱ上经过A的加速度等于在轨道Ⅰ上经过A的加速度 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
• 例3. 2007年10月24日“嫦娥一号”卫星星箭分离，卫星进入绕 • 地轨道。在绕地运行时，要经过三次近地变轨：12小时椭圆轨 • 道①→24小时椭圆轨道②→48小时椭圆轨道③→修正轨道④→ • 地月转移轨道⑤。11月5日11时，当卫星经过距月球表面高度 • 为h的A点时，再经三次变轨：12小时椭圆轨道⑥→3.5小时椭圆
走向高考·物理
江夏一中 张德富
卫星变轨概念
由于技术上的需要，有时要 在适当的位置短时间启动卫星上的 发动机，使卫星的速度发生突变， 让其运行轨道发生改变，最终到达 预定的目标。
卫星如何从圆轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ ， 解释原因？
P
卫星在P处
向后喷火加速
万有引力不够 提供向心力
Ⅱ Ⅰ
离心运动
椭圆Βιβλιοθήκη Baidu
卫星变轨原理
万有引力相同
速度—内小外大（切点看轨迹） 近地点---速度大，动能大 远地点---速度小，动能小
卫 星 的 回 收
卫星变轨总结
1、从内（低）到外（高）要加速 2、从外（高）到内（低）要减速
例1（2011年 课标全国卷）发射地球同步卫星时，先将卫 星发射至近地圆轨道1，然后点火，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。则当卫星分别在1 、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是：（ BD ）
的加速度ap1 与它在轨道Ⅱ上经过P点时
的加速度ap2 的大小？
P
ap1 ap2
Ⅱ Ⅰ
卫星变轨原理
思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让其在 高轨道上运行，应采取什么措施？
在低轨道上加速，使其沿椭
圆轨道运行，当行至椭圆轨
·
道的远点处时再次加速，即
可使其沿高轨道运行。
1、卫星在二轨道相切点 2、卫星在椭圆轨道运行
1、从内到外要加速，但v外 < v内 2、从外到内要减速，但v内 > v外
1、导学案剩余的内容 2、全优设计对应的内容
卫星变轨总结
①卫星向后喷火，卫星的线速度v突然 增大，所需向心力也随之而增大，此 时万有引力不足以提供卫星绕地球做 圆周运动的向心力，卫星将做离心运 动，脱离原来的圆轨道，做椭圆运动。
• 轨道⑦→最后进入周期为T的极月圆轨道⑧ ，如图所示（ D）
•
A.“嫦娥一号”由⑤到⑥需加速、由⑦到⑧需减速
•
B.发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度
•
C.在绕月圆轨道上,卫星周期与卫星质量有关
•
D.卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比
•
E.在绕月圆轨道上,卫星受地球的引力大于受月球的引力
③ ② 发射 ①
近 地 变 轨
④ 轨道修正
转移轨道
⑤
⑧ ⑦
⑥
“嫦娥奔月” 图
理性探究
发射、
变轨、运行
例4：宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船 想与前面的空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可 采取的方法是（B ）
A. 飞船加速直到追上空间站，完成对接 B. 飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上 空间站完成对接 C. 飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成 对接 D. 无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接
P
vp2>vp1
追问：在椭圆轨道上P点与Q 点的速度大小相等吗？
Ⅱ Ⅰ
vP>vQ
Q
卫星变轨中速度的关系
思考2：卫星在轨道Ⅱ上经过Q点时的速 度为大小 vQ3 与它在轨道Ⅲ上经过Q点时的 速度大小为vQ4，试比较二者大小关系？
v v Q4> Q3
P
ⅠⅡ Ⅲ
Q
卫星变轨中加速度的关系
思考3：比较卫星在轨道Ⅰ上经过P点时