【模型建立】
(1)在赤道上顺着地球自转方向先发射卫星到圆轨道Ⅰ上,卫星在轨道Ⅰ上做匀速圆周运动,有
,如图所示。

(2)在
点(近地点)点火加速,由于速度变大,所需向心力变大,
,卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ。
(3)在椭圆轨道
点(远地点),
,将做近心运动,在此处再次点火加速,使
,进入圆轨道Ⅲ。
【规律总结】
(1)速度:设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅲ上运行时的速率分别为
、
,在椭圆轨道Ⅱ上过
点和
点时速率分别为
、
,四个速率大小关系为
。
(2)向心加速度
在
点,轨道Ⅰ上和轨道Ⅱ上的向心加速度大小关系为
;在
点,轨道Ⅱ上和轨道Ⅲ上的向心加速度大小关系为
,
、
两点向心加速度大小关系为
。
(3)周期
卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上的运行周期
、
、
的大小关系为
。
(4)机械能
在一个确定的圆(椭圆)轨道上机械能守恒。若卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道的机械能分别为
、
、
,从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ和从轨道Ⅱ到轨道Ⅲ都需要点火加速,则机械能大小关系为
。
【拓展知识】
宇宙飞船与空间站的“对接”本质上仍然是卫星的变轨问题,要使宇宙飞船与空间站成功“对接”,应让宇宙飞船在较低轨道上逐渐加速,通过做离心运动升高轨道,从而完成宇宙飞船与空间站的对接。
2.双星模型
【模型建立】绕公共圆心转动的两个星体组成的系统,称为双星系统,如图所示。

【规律总结】
(1)各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供,即
,
。
(2)两颗星的周期及角速度都相同,即
,
。
(3)两颗星的轨道半径与它们之间距离的关系为
。
(4)两颗星的轨道半径与质量成反比,即
。
(5)双星的运动周期
。
(6)双星的总质量
。
【拓展知识】
三星模型:宇宙中三个星体组成的系统。
类型一:三颗星体位于同一直线上,两颗质量相等的环绕星围绕中央星在同一半径为
的圆形轨道上运行(如图甲所示),对于质量为
的环绕星体有
。
类型二:三颗质量均为
的星体位于等边三角形的三个顶点上(如图乙所示),对于其中一个星体有
。

甲 乙
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