7.4宇宙航行(第2課時)高中物理必修二·第7章·萬有引力與宇宙航行①三體問題②天體的追擊相遇問題③衛星變軌、對接問題④雙星模型1.三體問題--同步衛星、近地衛星、赤道上的物體的比較

1.三體問題--同步衛星、近地衛星、赤道上的物體的比較

在天體運動的問題中，我們常遇到一些這樣的問題。比如，A、B兩天體都繞同一中心天體做圓周運動，某時刻A、B相距最近，問A、B下一次相距最近或最遠需要多少時間，或“至少”需要多少時間等問題。AB2.天體的追及與相遇如圖，兩天體的運轉方向相同，且位于和中心連線半徑的同側，此時兩天體相距最近。（1）求經過多長時間t二者會再次相距最近？AB2.天體的追及與相遇（2）求經過多長時間t二者會再次相距最遠？2.天體的追及與相遇衛星發射的兩種方法直線發射（高軌發射）：整個發射過程中，運載火箭在入軌前始終處于動力飛行狀態，要消耗大量燃料。變軌發射（近地發射）：運載火箭消耗的燃料少，發射場的位置也不受限制。對于低軌道衛星來說，一般選擇垂直發射突破大氣層后直接入軌，而中、高軌道衛星的發射一般經歷以下三個階段：①停泊軌道；②轉移軌道；③同步軌道。3.衛星變軌、對接123PQO1軌道的Q點，點火加速，到達2軌道；2軌道的P點，再點火加速，到達3軌道；2橢圓軌道：1、3圓軌道：綜上：變軌點變軌點開普勒第二定律離心運動：3.衛星變軌、對接123PQO變軌點變軌點開普勒第三定律：橢圓軌道：圓軌道：（比較半徑）（比較半長軸）綜上：3.衛星變軌、對接123PQO變軌點變軌點1、3圓軌道：1、2軌道的Q為同一個點：2、3軌道的P為同一個點：綜上：3.衛星變軌、對接3.衛星變軌、對接【例1】（多選）“娥三號”衛星從地球發射到月球過程的路線示意圖如圖所示。關于“娥三號”的說法正確的是（

）A.在P點由a軌道轉變到6軌道時，速度必須變小B.在Q點由d軌道轉變到c軌道時，要加速才能實現（不計“娥三號”的質量變化）C.在6軌道上，衛星在P點的速度比在R點的速度大D.“娥三號”在α、b軌道上正常運行時，通過同一點P時，加速度相等若使航天器在同一軌道上運行，航天器加速會進入較高的軌道，減速會進入較低的軌道，都不能實現對接。故要想實現對接，可使航天器在低軌道上加速，然后進入較高的空間軌道，逐漸靠近其他航天器，兩者速度接近時實現對接3.衛星變軌、對接【例2】如圖所示，我國發射的“神舟十一號”飛船和“天宮二號”空間實驗室于2016年10月19日自動交會對接成功。假設對接前“天宮二號”與“神舟十一號”都圍繞地球做勻速圓周運動，為了實現飛船與空間實驗室的對接，下列措施可行的是（

）A.使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行，然后飛船加速追上空間實驗室實現對接B.使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行，然后空間實驗室減速等待飛船實現對接C.飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現對接D.飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現對接3.衛星變軌、對接4.雙星模型宇宙中有相距較近、質量相差不大的兩個星球，它們離其他星球都較遠，其他星球對它們的萬有引力可以忽略不計。在這種情況下，它們將圍繞其連線上的某一固定點做周期相同的勻速圓周運動，通常，我們把這樣的兩個星球稱為“雙星”。O4.雙星模型--特點①兩星圍繞它們之間連線上的某一點做勻速圓周運動，兩星的運行周期、角速度相同。②兩星的向心力大小相等，由它們間的萬有引力提供。

對m1:對m2:【計算1】如圖，雙星的質量分別為m1、m2，它們之間的距離為L，求各自圓周運動的半徑r1、r2的大小及r1、r2的比值。r1+r2=Lr1r2m2m1Lo規律：m越大，旋轉半徑越小，離中心越近。4.雙星模型對m1:對m2:【計算2】如圖，雙星的質量分別為m1、m2，它們之間的距離為L，軌道半徑分別為r1和r2，求它們的線速度v1、v2的比值。r1r2m2m1Lo4.雙星模型【計算3】如圖，A、B為雙星系統，它們之間的距離為L，軌道半徑分別為r1和r2，若運動周期為T，求兩星的總質量。r1r2BALo對A:對B:①①+②得：②4.雙星模型“三星”模型“四星”