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1、,同步卫星及变轨问题,一、地球同步卫星,1、什么是地球同步卫星,指在轨道上跟地球自转同步，相对地面静止的卫星，因此也叫静止轨道卫星，这一类卫星通常用作传递通讯信号，所以也叫通讯卫星。,2、地球同步卫星的特点,（1）绕行方向与地球自转方向相同,（2）绕行周期与地球自转周期相同T=24h ,角速度也相同,（3）卫星轨道必须定点在赤道的正上方，轨道平面与赤道平面重合，距地面高度h36000km,（4）所有同步卫星的运动参数都相同，有唯一确定的值,3、同步卫星的处理方法： F向F引,例如：计算同步卫星的轨道高度h (周期T已知),代入数据可得：h36000km,确定了轨道高度后，便可由F向F引列式确定
2、线速度、角速度了,二、人造卫星变轨时的速度变化分析,（一）、人造卫星基本原理 绕地球做匀速圆周运动的人造卫星所需向心力由万有引力提供。轨道半径r确定后，与之对应的卫星线速度、角速度、周期、向心加速度也都是确定的。,如果卫星的质量也确定，一旦卫星发生变轨，即轨道半径r发生变化，上述物理量都将随之变化。同理，只要上述物理量之一发生变化，另外几个也必将随之变化。 在高中物理中，会涉及到人造卫星的两种变轨问题。,（二）、渐变 如：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，无论轨道多高，都会受到稀薄大气的阻力作用。如果不及时进行轨道维持（即通过启动星上小型火箭，将化学能转化为机械能，保持卫星应具有的速度），卫星就会
3、自动变轨，偏离原来的圆周轨道，从而引起各个物理量的变化。 由于这种变轨的起因是阻力，阻力对卫星做负功，使卫星速度减小，所需要的向心力减小，但卫星跟地球间的万有引力没有变，因此卫星将做向心运动，即半径r将减小。,结论,变轨后：由于r减小，卫星线速度v将增大，周期T将减小，向心加速度a将增大。,（三）、突变,由于技术上的需要，有时要在适当的位置短时间启动飞行器上的发动机，使飞行器轨道发生突变，使其到达预定的目标。,同步卫星的发射过程是一个典型的变轨运动过程 近地轨道 椭圆轨道 同步圆轨道,卫星在圆轨道上运动时的速度比较,卫星在椭圆轨道上速度比较,由开普勒第二定律可知,圆周运动,向心运动,离心运动,
4、设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在P点短时间加速后的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3，在Q点短时间加速后进入同步轨道后的速率为v4。试比较v1、v2、v3、v4的大小，并用小于号将它们排列起来_。,结论,要使卫星由较低的圆轨道进入较高的圆轨道，即增大轨道半径（增大轨道高度h），一定要给卫星增加能量。,三、双星问题,宇宙中往往会有相距较近，质量可以相比的两颗星球，它们离其它星球都较远，因此其它星球对它们的万有引力可以忽略不计。在这种情况下，它们将各自围绕它们连线上的某一固定点做同周期的匀速圆周运动。这种结构叫做双星。,（一）、要明确双星中两颗子星做匀速圆周运动的向心力来源
5、,双星中两颗子星相互绕着旋转可看作匀速圆周运动，其向心力由两恒星间的万有引力提供。由于力的作用是相互的，所以两子星做圆周运动的向心力大小是相等的，利用万有引力定律可以求得其大小。,（二）、要明确双星中两颗子星匀速圆周运动的运动参量的关系,两子星绕着连线上的一点做圆周运动，所以它们的运动周期是相等的，角速度也是相等的。,（三）要明确两子星圆周运动的动力学关系。,设双星的两子星的质量分别为M1和M2，相距L，M1和M2的线速度分别为v1和v2，角 速度分别为1和2，由万有引力定律和牛顿第二定律得： M1: M2:,结论,1.周期相同： T1=T2 2.角速度相同：1 =2 3.向心力相同：Fn1=Fn2 4.轨道半径与质量成反比：r1：r2=m2：m1 5.线速度与质量成相反：V1:V2=m2:m1,【例题1】两颗靠得很近的天体称为双星，它们都绕两者连线上某点做匀速圆周运动，因而不至于由于万有引力而吸引到一起，以下说法中正确的是：,A、它们做圆周运动的角速度之比与其质量成反比。 B、它们做圆周运动的线速度之比与其质量成反比。 C、它们做圆周运动的半径与其质量成正比。 D、它们做圆周运动的半径与其质量成反比。,
