人造卫星及行星运动(二)
行星与卫星的轨道运动分析
行星与卫星的轨道运动分析在宇宙的浩瀚空间中，行星与卫星在轨道上运动，构成了宇宙中的一个奇妙景象。
这种轨道运动是由物理规律所决定的，下面我们将对行星与卫星的轨道运动进行一些分析。
1. 行星的轨道运动行星是绕着恒星运动的天体，它的轨道是一个椭圆。
根据开普勒定律，行星在其轨道上运动时，其速度是不断变化的。
根据椭圆轨道的特性，行星在距离恒星最近的位置称作近日点，而在最远位置处则称作远日点。
除了基本的椭圆形轨道外，行星还会受到其他因素的影响，例如引力作用和岁差效应。
引力作用使得行星的轨道稍微发生变化，岁差效应则表现为行星轨道的周期性变化。
2. 卫星的轨道运动卫星是绕着行星或其他天体运动的天体。
与行星的轨道不同，卫星的轨道通常是一个近似圆形的椭圆。
卫星的轨道与行星的引力密切相关，它们之间的相互作用会影响卫星的速度、轨道倾角和轨道周期。
根据轨道的高度，卫星分为地球同步轨道、低地球轨道、中地球轨道等。
地球同步轨道的卫星的轨道周期与地球自转周期相同，因此能够保持与地球某一点的相对位置不变，适于通信和气象观测。
低地球轨道的卫星则非常接近地球表面，轨道周期较短，适用于地球观测和科学实验。
卫星的轨道运动还与其他因素密切相关，例如大气阻力和引力摄动等。
大气阻力会使得低地球轨道的卫星逐渐减速并最终从轨道上坠落，因此需要定期进行姿态调整或进行再入操作。
引力摄动则是由其他天体的引力对卫星轨道的扰动，使得卫星的轨道产生微小的变化。
3. 天体运动的意义与研究行星与卫星的轨道运动不仅令人惊叹，也具有重要的科学意义。
通过对行星和卫星轨道的研究，我们可以了解宇宙的基本物理规律、了解星体之间的相互作用。
此外，在现代科技的发展下，我们还利用行星和卫星的轨道运动来实现各类实际应用。
卫星导航系统如GPS就是基于对轨道运动的精确测量和计算，使得我们能够在全球范围内进行定位和导航。
行星和卫星观测也有助于天文学的研究，例如通过观测行星和卫星的运动，可以推断出它们的质量和轨道倾角等重要参数，进一步了解宇宙万象。
行星的运动 课件 -2022-2023学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册
三．开普勒第二定律（面积定律）
（1）内容：对于每一个行星，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面
积相等。
思考9：行星在不同的位置速度大小相同吗？
行星沿椭圆轨道运动靠近太阳时速度增大，远
离太阳时速度减小。
近日点速度最大，远日点速度最小。
例题2：某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示,F1和F2是椭圆轨道的两 个焦点,行星在A点的速率比在B点的大,则太阳位于( A )
同步卫星
108 149 228 778 1426 2870 4498 0.3844 0.0424
87.97 225 365 687 4333 10759 30660 60148 27.3
1
3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.37×1018 3.37×1018 1.03×1013 1.03×1013
星的运动
例题4：某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球绕 地球做圆周运动轨道半径的1/3,则此卫星的运转周期是( B ) 1~4天 B. 4~8天 C. 8~16天 D. 大于16天
例题5：某行星沿椭圆轨道绕太阳运行，如图所示，在这颗行星的轨道
上有a、b、c、d四个对称点.若该行星运动的周期为T，则该行星
A.F2
B. A
C. F1
D. B
练习：如图所示，某行星沿椭圆轨道运行，远日点距太阳距离为a，近 日点距太阳距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时速率 vb为（ C ）
A．vb
b a
va
a B．vb b va
C．vb
a b
va
b D． vb a va
人造卫星 宇宙速度(课件) 高一物理(教科版2019必修第二册)
➢我国的航天成就
1970年4月24日我国 第一颗人造卫星升空
2007年10月24日嫦娥 一号月球探测器发射 成功
2020年7月23日发射升空， 2021年5月15日成功实现 软着陆在火星表面 。
二、人造卫星的轨道
卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。 因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道五、同步卫星的用途
主要用于通信，故也称通信卫星。 3颗同步卫星可实现全球覆盖,为 了使同步卫星之间不相互干扰， 大约3°左右才能放置一颗同步卫 星，也就是说，地球上空只能放 下120颗同步卫星。截止2012年， 已 发 射 1 0 0 多颗。
常考题型
题组一 卫星运行参量的分析与比较
1.赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面， 卫星始终处于赤道正上方。 2.极地轨道：卫星的轨道与赤道平 面垂直，卫星经过两极上空。 3.任意轨道：卫星的轨道与赤道 平面成某一角度。
近地卫星
指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。
G
Mm r2
v2 m
r
rR
三、同步卫星的轨道
指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球做匀速圆周运动，周期T=24h。
所有的同步卫星只能 分布在赤道正上方的 一个确定轨道，即同 步卫星轨道平面与赤 道平面重合。
四、同步卫星的几个定值
❖ 轨道平面一定：赤道平面 ❖ 周期与角速度一定：T=24h ❖ 轨道半径一定:r=6.6R ❖ 线速度大小一定:v=3.08km/s ❖ 运转方向一定:自西向东 ❖ 向心加速度的大小一定:
型轨道的中轨道卫星，中轨道卫星在3个互成120°的轨道面上做圆周运动。下列说法正确的是（ B ）
行星的运动(课件)-高中物理(人教版2019必修第二册)
星经过近日点时的速度 vb 为( D )
b
A. va
a
B．
a
va
b
C.
b
va
a
a
D． va
b
[解析] 取极短时间Δt 研究，根据开普勒第二定律知行星与太阳的连线在相
等时间内扫过的面积相等．
1
1
则有： a·va·Δt＝ b·vb·Δt
2
2
a
得到：vb＝ va.
b
04
拓展：认识太阳系
太
阳
系
示
意
图
太阳系的天体构成包括太阳、
导入新课
自古以来，人们就观察到日出日落：
由于地球的自转，我们在地球上看到天上的星星，感觉上都是绕地球运动，
太阳与月亮也一样，这样人们就很容易得出，地球是宇宙的中心，太阳、月亮
及所有的星星都是绕地球转动的。这就是地心说。
01
地心说
托勒密
地
心
说
地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做
圆周运动
由于月球绕地球运动，地球绕太阳运动，中心天体质量不同，即k值不同，所以即
使已知月球与地球之间的距离，也无法求出地球与太阳之间的距离，故C正确，
BD错误。
【例题】地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆如图所
示。近日点与太阳中心的距离为 ，远日点到太阳的距离为 。天文学家哈雷成
在中学阶段的研
究中我们可按圆
轨道处理。
1. 行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心。
2. 行星绕太阳做匀速圆周运动。
3. 所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次
必修二 第六章第二讲 人造卫星 宇宙航行(原卷版)
第二讲 人造卫星 宇宙航行基础知识一、天体问题的处理方法1．建立一种模型：天体的运动可抽象为一个质点绕另一个质点做匀速圆周运动的模型2．抓住两条思路天体问题实际上是万有引力定律、牛顿第二定律、匀速圆周运动规律的综合应用，解决问题的基本思路有两条：（1）利用在天体中心体表面或附近，万有引力近似等于重力，即2R Mm Gmg =（g 为天体表面的重力加速度）；（2）利用万有引力提供向心力。
由此得到一个基本的方程G 22222π4T m r m r v m r Mm ===ωr ＝ma 二、人造卫星1．人造卫星将物体以水平速度从某一高度抛出，当速度增加时，水平射程增大，速度增大到某一值时，物体就会绕地球做圆周运动，则此物体就成为地球的卫星，人造地球卫星的向心力是由地球对卫星的万有引力来充当的．(1)人造卫星的分类：卫星主要有侦察卫星、通讯卫星、导航卫星、气象卫星、地球资源勘测卫星、科学研究卫星、预警卫星和测地卫星等种类．(2)人造卫星的两个速度：①发射速度：将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度．②环绕速度：卫星在轨道上绕地球做匀速圆周运动所具有的速度．由于发射过程中要克服地球的引力做功，所以发射速度越大，卫星离地面越高，实际绕地球运行的速度越小．向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难得多．2．卫星的轨道卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道．卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律．卫星绕地球沿圆轨道运动时，由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以，地心必须是卫星圆轨道的圆心．卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，也可以和赤道平面垂直，还可以和赤道平面成任一角度，如图所示．3．三种特殊卫星（1）近地卫星：沿半径约为地球半径的轨道运行的地球卫星，其发射速度与环绕速度相等，均等于第一宇宙速度.（2）同步卫星：运行时相对地面静止，T＝24 h.同步卫星只有一条运行轨道，它一定位于赤道正上方，且距离地面高度h≈3.6×104 km，运行时的速率v≈3.1 km/s.（3）极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖．4．卫星系统中的超重和失重（1）卫星进入轨道前的加速过程，卫星内的物体处于超重状态.（2）卫星进入圆形轨道正常运行时，卫星内的物体处于完全失重状态.（3）在回收卫星的过程中，卫星内的物体处于失重状态.三、卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⇒⇒⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫====减小增大减小减小增大时当半径a T v r r GM a GM r T r GM rGM v ωπω2332 四、三种宇宙速度1．第一宇宙速度(环绕速度)v 1＝ 7.9 km/s ，人造卫星的最小发射速度，人造卫星的 最大 环绕速度；2．第二宇宙速度(脱离速度)v 2＝11.2 km/s ，使物体挣脱地球引力束缚的 最小 发射速度；3．第三宇宙速度(逃逸速度)v 3＝16.7 km/s ，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.五、能量问题及变轨道问题只在万有引力作用下卫星绕中心天体转动，机械能守恒.这里的机械能包括卫星的动能、卫星(与中心天体)的引力势能.离中心星体近时速度大，离中心星体远时速度小.如果存在阻力或开动发动机等情况，机械能将发生变化，引起卫星变轨问题.发射人造卫星时，先将人造卫星发射至近地的圆周轨道上运动，然后经再次启动发动机使卫星改在椭圆轨道上运动，最后定点在一定高度的圆周轨道上运动.典型例题【例1】已知地球半径为R ，地球表面重力加速度为g ，不考虑地球自转的影响.（1）推导第一宇宙速度v 1的表达式；（2）若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面的高度为h ，求卫星的运行周期T .【练习1】如图所示，A是地球同步卫星，另一个卫星B的圆轨道位于赤道平面内，距离地面高度为h。
《行星的运动》参考教案
《⾏星的运动》参考教案6.1 ⾏星的运动⼀、知识⽬标1.了解“地⼼说”和“⽇⼼说”两种不同的观点及发展过程.2.知道开普勒对⾏星运动的描述.⼆、教学重点1.“⽇⼼说”的建⽴过程.2.⾏星运动的规律.三、教学难点1.学⽣对天体运动缺乏感性认识.2.开普勒如何确定⾏星运动规律的.四、教学⽅法1.“⽇⼼说”的建⽴的教学——采⽤对⽐、反证及讲授法.2.⾏星运动规律的建⽴——采⽤挂图、放录像资料或⽤CAI课件模拟⾏星的运动情况.五、教学步骤导⼊新课我们与⽆数⽣灵⽣活在地球上，⽩天我们沐浴着太阳的光辉.夜晚，仰望苍穹，繁星闪烁，美丽的⽉亮把我们带⼊了⽆限的遐想之中，这浩瀚⽆垠的宇宙中有着⽆数的⼤⼩不⼀、形态各异的天体，它们的神秘始终让我们渴望了解，并不断地去探索.⽽伟⼤的天⽂学家、物理学家已为我们的探索开了头，让我们对宇宙来⼀个初步的了解.⾸先，我们来了解⾏星的运动情况.板书：⾏星的运动.新课教学（⼀）⽤投影⽚出⽰本节课的学习⽬标1.了解“地⼼说”和“⽇⼼说”两种不同的观点及发展过程.2.知道开普勒对⾏星运动的描述.（⼆）学习⽬标完成过程1.“地⼼说”和“⽇⼼说”的发展过程在浩瀚的宇宙中，存在着⽆数⼤⼩不⼀、形态各异的星球，⽽这些天体是如何运动的呢？在古代，⼈类最初通过直接的感性认识，建⽴了“地⼼说”的观点，认为地球是静⽌不动的，⽽太阳和⽉亮绕地球⽽转动.因为“地⼼说”⽐较符合⼈们的⽇常经验，太阳总是从东边升起，从西边落下，好像太阳绕地球转动.正好，“地⼼说”的观点也符合宗教神学关于地球是宇宙中⼼的说法，所以“地⼼说”统治了⼈们很长时间.但是随着⼈们对天体运动的不断研究，发现“地⼼说”所描述的天体的运动不仅复杂⽽且问题很多.如果把地球从天体运动的中⼼位置移到⼀个普通的、绕太阳运动的⾏星的位置，换⼀个⾓度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，⾏星运动的描述也变得简单了.随着世界航海事业的发展，⼈们希望借助星星的位置为船队导航，因⽽对⾏星的运动观测越来越精确.再加上第⾕等科学家经过长期观测及记录的⼤量的观测数据，⽤托勒密的“地⼼说”模型很难得出完美的解答.当时，哥伦布和麦哲伦的探险航⾏已经使不少⼈相信地球并不是⼀个平台，⽽是⼀个球体，哥⽩尼就开始推测是不是地球每天围绕⾃⼰的轴线旋转⼀周呢？他假设地球并不是宇宙的中⼼，它与其他⾏星都是围绕着太阳做匀速圆周运动.这就是“⽇⼼说”的模型.⽤“⽇⼼说”能较好地和观测的数据相符合，但它的思想⼏乎在⼀个世纪中被忽略，很晚才被⼈们接受.原因有：（1）“⽇⼼说”只是⼀个假设.利⽤这个“假设”，⾏星运动的计算⽐“地⼼说”容易得多.但著作中有很不精确的数据.根据这些数据得出的结果不能很好地跟⾏星位置的观测结果相符合.（2）当时的欧洲的统治者还是教会，把哥⽩尼的学说称为“异端学说”，因为它不符合教会的利益.致使这个正确的观点被推迟⼀个世纪才被⼈们所接受.德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第⾕的全部观测资料及观测数据，也是以⾏星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考和计算的，但结果总是与第⾕的观测数据有8′的⾓度误差.当时公认的第⾕的观测误差不超过2′.开普勒想，很可能不是匀速圆周运动.在这个⼤胆思路下，开普勒⼜经过四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出⾏星是绕太阳运动的，并且运动轨迹为椭圆，证明了哥⽩尼的“⽇⼼说”是正确的.并总结为⾏星运动三定律.同学们，前⼈的这种对问题的⼀丝不苟、孜孜以求的精神值得⼤家学习.我们对待学习更应该是脚踏实地，认认真真，不放过⼀点疑问，要有热爱科学、探索真理的热情及坚强的品质，来实现你的⼈⽣价值.2.开普勒⾏星运动规律（1）出⽰⾏星运动的挂图边看边介绍，让学⽣对⾏星运动有⼀个简单的感性认识.（2）放有关⾏星运动的录像录像的效果很好，很直观，让同学能看到三维的⽴体画⾯，让同学们的感性认识⼜提⾼⼀步.（3）开普勒⾏星运动的规律开普勒关于⾏星运动的描述可表述为三定律.我们主要介绍开普勒第⼀定律和第三定律.（4）所有的⾏星围绕太阳运⾏的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的⼀个焦点上.这就是开普勒第⼀定律.⾏星运动的轨道不是正圆，⾏星与太阳的距离⼀直在变.有时远离太阳，有时靠近太阳.它的速度的⼤⼩、⽅向时刻在改变.⽰意图如下：板书：开普勒第⼀定律：所有⾏星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的⼀个焦点上.（5）所有⾏星的轨道半长轴的三次⽅跟公转周期的⼆次⽅的⽐值都相等.这是开普勒第三定律.每个⾏星的椭圆轨道只有⼀个，但是它们运动的轨道的半长轴的三次⽅与公转周期的平⽅的⽐值是相等的.我们⽤R表⽰椭圆的半长轴，T代表公转周期，表达式可为：显然K是⼀个与⾏星本⾝⽆关的量，同学们想⼀想，K有可能与什么有关呢？同学们开始讨论、猜想.都围绕太阳运转，只与中⼼体有关的⼀个值了.板书：开普勒第三定律：所有⾏星的轨道的半长轴的三次⽅与公转周期的三次⽅的⽐值都是相同的.表达式：（R表⽰椭圆的半长轴，T表⽰公转周期）（6）同学们知道现在我们已经发现太阳周围有⼏颗⾏星了吗？分别是什么？学⽣回答：⾦、⽊、⽔、⽕、⼟、地球、天王星、海王星、冥王星.评价：（回答的很好），那同学们知道哪颗⾏星离太阳最近？同学回答：⽔星.⽼师提问：⽔星绕太阳运转的周期多⼤？⼀般学⽣不知道.⽼师告诉学⽣：⽔星绕太阳⼀周需88天.⽼师提问：我们⽣活的地球呢？同学们踊跃回答：约365天.3.补充说明（1）开普勒第三定律对所有⾏星都适合.（2）对于同⼀颗⾏星的卫星，也符合这个运动规律.⽐如绕地球运⾏的⽉球与⼈造卫星，就符合这⼀定律（K′与⾏星绕太阳的K值不同，中⼼体变，K值改变）六、⼩结通过本节课的学习，我们了解和知道了：1.“地⼼说”和“⽇⼼说”两种不同的观点及发展过程.2.⾏星运动的轨迹及物理量之间的定量关系（K是与⾏星⽆关的量）.3.⾏星绕太阳的椭圆的半长轴R3与周期T2的⽐值为K，还知道对⼀个⾏星的不同卫星，它们也符合这个运⾏规律，即(K与K′是不同的).七、板书设计⾏星的运动1.“地⼼说”与“⽇⼼说”的发展过程.2.。
第二章二体问题
人卫真实轨道 人卫正常轨道 轨道摄动
综述
作用在卫星上的力 地球引力(1) 地球引力(2) 日、月引力 大气阻力 光压 其它作用力 总和
卫星轨道 人卫正常轨道
轨道理论 人卫正常轨道（二体问题）
摄 动 力
轨道摄动
人卫轨道摄动理论
人卫真实轨道
人卫轨道理论
2.2 开普勒行星运动三定律
开普勒（Johannes Kepler） 国籍: 德国 生卒日期:
左边(3-6)方程解的一般形式为：
二体问题微分方程的解
卫星运动的轨道平面方程 直接由微分方程（3-6）求积分，可得卫星运动 的轨道平面方程：
式中，X,Y,Z是卫星在地心天球坐标系中的坐标
卫星运动的轨道方程 卫星运动的轨道方程为：
由于 ，所以（3-10）式可以真 近点角V表示： 另外由二体运动的微分方程可求出常用的表 示卫星运动速度U的活力积分：
由牛顿第二定律可知，卫星与地球的运 动方程：
二体问题的运动方程
设 为卫星S相对于O的加速度，则:
由于M远大于m，通常不考虑m的影响，则有：
取地球引力常数µ =GM=1，此时（3-4）式可写成 为：
二体问题的运动方程
设以O为原点的直角坐标系为O-XYZ，S点的坐标 为（X，Y，Z），则卫星S的地心向径r=（X，Y， Z），加速度 ，代入（3-4）得 二体问题的运动方程：
1571.12.27 － 1630.11.15
主要成就: 发现了行星运动三定律
一.卫星运动的开普勒定律
（1）开普勒第一定律 卫星运行的轨道为一椭圆，该椭圆的一个焦点与地球质心重合。 此定律阐明了卫星运行轨道的基本形态及其与地心的关系。由 万有引力定律可得卫星绕地球质心运动的轨道方程。r为卫星 的地心距离，a为开普勒椭圆的长半径，e为开普勒椭圆的偏心 率；f为真近点角，它描述了任意时刻卫星在轨道上相对近地 点的位置，是时间的函数。 m
高考第一轮复习曲线运动万有引力与航天(二)
曲线运动万有引力与航天（二）主讲：梁建兴一. 教学内容：必修2第五章曲线运动万有引力与航天（二）二. 高考考纲及分析（一）高考考纲匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度（I）匀速圆周运动的向心力（Ⅱ）离心现象（I）万有引力定律及其应用（Ⅱ）环绕速度（Ⅱ）第二宇宙速度和第三宇宙速度（I）（二）考纲分析1. 匀速圆周运动中只有向心力是（Ⅱ）级要求，其他均降为（I）级要求。
环绕速度从宇宙速度中分离出来提高为（Ⅱ）级要求。
从这些要求的变化来说总起来没有涉及核心内容和主干知识，命题的趋势不会有太大的改变。
2. 向心力是高考考查的重点知识，它主要是与受力分析，牛顿第二定律等知识一起以综合性题目的形式考查。
3. 运用万有引力定律及向心力公式分析人造卫星的绕行速度、运行周期以及计算天体的质量、密度等在近几年高考中每年必考。
现在随着我国载人航天的成功及探月计划的实施，对天体方面的考查将仍是考查的热点。
三. 知识网络四. 知识要点第三单元 圆周运动及其应用1. 圆周运动 线速度 角速度 向心加速度质点运动轨迹为一个圆，即质点做圆周运动。
线速度：物体在某时间内通过的弧长与所用时间的比值，其方向在圆周的切线方向上。
表达式：tl v = 角速度：物体在某段时间内通过的角度与所用时间的比值。
表达式：t θω=，其单位为弧度每秒，s rad /。
周期：匀速运动的物体运动一周所用的时间。
频率：Tf 1=，单位：赫兹（H Z ） 线速度、角速度、周期间的关系：ωπωπr v T T r v ===,/2,/.2。
2. 匀速圆周运动 向心力质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度都相等，这种运动就叫做匀速圆周运动。
注意匀速圆周运动不是匀速运动，是曲线运动，速度方向不断变化。
做匀速圆周运动的物体，加速度方向指向圆心，这个加速度叫向心加速度。
大小：r T r r v a n 222.2⎪⎭⎫ ⎝⎛===πω方向：指向圆心。
行星的运动 【新教材】 人教版高中物理必修第二册
2
8
3
1+
0 2
，解的：
1.行星绕太阳的运动下列说法中正确的是(
)
A． 所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
B． 行星绕太阳运动时，太阳位于行星轨道的中心处
C． 离太阳越近的行星运动周期越长
D． 所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都
相等
• 1.【答案】D
• 【解析】由开普勒第一定律可得，所有行星都绕太阳做椭圆运动，
行星都沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳则位于所有椭圆的一个公
共焦点上。
④ 意义：否定了行星圆形轨道的说法，建立了正确的轨道理论，
给出了太阳的准确位置。
二、开普勒定律
2.开普勒第二定律
① 内容：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内
扫过的面积相等。
② 图示：
二、开普勒定律
2.开普勒第二定律
③ 说明：行星靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小。近日
动近似看成圆周运动来处理。
行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心
对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）大小不变，即行
星做匀速圆周运动
3
所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即 2
=
• 地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫做天文
九分之一
• 例题1 如图所示是行星绕恒星运动情况的示意图，下列说法
正确的是（ ）
A.速度最大的点是A点
B.速度最大的点是C点
C. 从A到B做减速运动
D. 从B到A做减速运动
• 解析：A、根据开普勒第二定律，对每一个行星而言，太阳行星
天体运动与人造卫星知识点
天体运动与人造卫星要点一宇宙速度的理解与计算1．第一宇宙速度的推导方法一：由G＝m得v1＝＝m/s＝7.9×103m/s.方法二：由mg＝m得v1＝＝m/s＝7.9×103m/s.第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度,也是人造卫星的最大环绕速度,此时它的运行周期最短,T min＝2π＝5075s≈85min.2．宇宙速度与运动轨迹的关系1v发＝7.9km/s时,卫星绕地球做匀速圆周运动.27.9km/s＜v发＜11.2km/s,卫星绕地球运动的轨迹为椭圆.311.2km/s≤v发＜16.7km/s,卫星绕太阳做椭圆运动.4v发≥16.7km/s,卫星将挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的空间.要点二卫星运行参量的分析与比较1．四个分析“四个分析”是指分析人造卫星的加速度、线速度、角速度和周期与轨道半径的关系.＝2．四个比较1同步卫星的周期、轨道平面、高度、线速度、角速度绕行方向均是固定不变的,常用于无线电通信,故又称通信卫星.2极地卫星运行时每圈都经过南北两极,由于地球自转,极地卫星可以实现全球覆盖.3近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星,其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径,其运行线速度约为7.9km/s.4赤道上的物体随地球自转而做匀速圆周运动,由万有引力和地面支持力的合力充当向心力或者说由万有引力的分力充当向心力,它的运动规律不同于卫星,但它的周期、角速度与同步卫星相等.要点三卫星变轨问题分析1．变轨原理及过程人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道,如图4-5-2所示.图4-5-21为了节省能量,在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上.2在A点点火加速,由于速度变大,万有引力不足以提供向心力,卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ.3在B点远地点再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ.2．三个运行物理量的大小比较1速度：设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅲ上运行时的速率分别为v1、v3,在轨道Ⅱ上过A点和B 点速率分别为v A、v B.在A点加速,则v A＞v1,在B点加速,则v3＞v B,又因v1＞v3,故有v A＞v1＞v3＞v B.2加速度：因为在A点,卫星只受到万有引力作用,故不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ上经过A 点,卫星的加速度都相同,同理,经过B点加速度也相同.3周期：设卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上运行周期分别为T1、T2、T3,轨道半径分别为r1、r2半长轴、r3,由开普勒第三定律＝k可知T1＜T2＜T3.方法规律卫星变轨的实质1当卫星的速度突然增加时,G＜m,即万有引力不足以提供向心力,卫星将做离心运动,脱离原来的圆轨道,轨道半径变大,当卫星进入新的轨道稳定运行时由v＝可知其运行速度比原轨道时减小.2当卫星的速度突然减小时,G＞m,即万有引力大于所需要的向心力,卫星将做近心运动,脱离原来的圆轨道,轨道半径变小,当卫星进入新的轨道稳定运行时由v＝可知其运行速度比原轨道时增大.卫星的发射和回收就是利用这一原理.要点四宇宙多星模型1．宇宙双星模型1两颗行星做匀速圆周运动所需的向心力是由它们之间的万有引力提供的,故两行星做匀速圆周运动的向心力大小相等.2两颗行星均绕它们连线上的一点做匀速圆周运动,因此它们的运行周期和角速度是相等的.3两颗行星做匀速圆周运动的半径r1和r2与两行星间距L的大小关系：r1＋r2＝L.2．宇宙三星模型1如图4-5-6所示,三颗质量相等的行星,一颗行星位于中心位置不动,另外两颗行星围绕它做圆周运动.这三颗行星始终位于同一直线上,中心行星受力平衡.运转的行星由其余两颗行星的引力提供向心力：＋＝ma向两行星转动的方向相同,周期、角速度、线速度的大小相等.图4-5-62如图4-5-7所示,三颗质量相等的行星位于一正三角形的顶点处,都绕三角形的中心做圆周运动.每颗行星运行所需向心力都由其余两颗行星对其万有引力的合力来提供.图4-5-7×2×cos30°＝ma向其中L＝2r cos30°.三颗行星转动的方向相同,周期、角速度、线速度的大小相等.。