20xx人教版高中物理必修2第6章萬有引力與航天word復(fù)習(xí)學(xué)案(完整版)
【正文】 2)由 GMmr2＝ mω 2r得ω＝ GMr3， 即 ω∝ 1r3， 軌道半徑越大 ， 角速度越?。? (3)由 GMmr2＝ m4π2T2 r得 T＝ 2πr3GM， 即 T∝ r3， 軌道半徑越大 ， 周期越大． 結(jié)論：近地衛(wèi)星的線速度、角速度最大 ， 周期最?。? 3． 地球同步衛(wèi)星． (1)相對(duì)于地球靜止 ， 即和地球的自轉(zhuǎn)具有相同 的 周期： T＝ 24 h. (2)同步衛(wèi)星必須位于赤道正上方距地面高度 h＝ 10 4 km處． 結(jié)論：所有同步衛(wèi)星的線速度大小、向心加速度大小、角速度及周期、離地高度都相等． 4． 人造衛(wèi)星的超重與失重． 衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)分為三個(gè)階段：利用火箭發(fā)射升空階段、漂移進(jìn)入軌道階段和在預(yù)定軌道上繞地球運(yùn)行階段． (1)人造衛(wèi)星發(fā)射升空后在加速升高過程中 ， 以及衛(wèi)星返回再進(jìn)人大氣層向下降落的減速過程中 ， 都具有向上的加速度 ， 因而都處于超重狀態(tài)． (2)人造衛(wèi)星在沿圓 軌道運(yùn)行時(shí)，由于萬有引力提供向心力，所以衛(wèi)星及衛(wèi)星上的任何物體完全 失重，在衛(wèi)星中都處于“漂浮”狀態(tài)． 在這種情況下凡是與重力有關(guān)的力學(xué)現(xiàn)象都會(huì)停止發(fā)生 ， 因此 ， 在衛(wèi)星上的儀器 ， 凡是制造原理與重力有關(guān)的 (如水銀氣壓計(jì)、天平、彈簧秤等 )均不能使用；凡是與重力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)都無法進(jìn)行． 5． 兩類運(yùn)動(dòng) —— 穩(wěn)定運(yùn)行和變軌運(yùn)行． 衛(wèi)星繞天體穩(wěn)定運(yùn)行時(shí) ， 萬有引力提供了衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 ， 即 GMmr2 ＝ mv2r， 當(dāng)衛(wèi)星由于某種原因 ， 其速度 v突然變化時(shí) ， F 引 和 mv2r不再相等 ， 因此就不能再根據(jù) v＝GMr來確 定 r的大?。?dāng) F 引 mv2r時(shí) ， 衛(wèi)星做近心運(yùn)動(dòng)；當(dāng) F 引 mv2r時(shí) ， 衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng)． 思考討論： 2020年 10月 12日 9時(shí)整 ， 我國(guó)自行研制的 “ 神舟六號(hào) ” 載人飛船順利升空 ， 飛船升空后 ， 首先沿橢圓軌道運(yùn)行 ， 其近地點(diǎn)約為 200 km， 遠(yuǎn)地點(diǎn)約為 340 飛行七圈后 ， 地面發(fā)出指令 ， 使飛船上的 發(fā)動(dòng)機(jī)在飛船到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)自動(dòng)點(diǎn)火 ，提高了飛船的速度，使飛船在距地面 340 km的圓軌道上飛行．飛船在圓軌道上運(yùn)行時(shí) ， 需要進(jìn)行多次軌道維持．軌道維持就是通過控制飛船上的發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火 時(shí)間和推力 ， 使飛船能保持在同一軌道上穩(wěn)定運(yùn)行．如果不進(jìn)行軌道維持 ， 將使飛船的周期逐漸縮短 ， 且飛船的線速度逐漸增大 ， 這是為什么？ 簡(jiǎn)答： 飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng) ， 地球?qū)︼w船的引力提供向心力 ， GMmr2＝ mv2進(jìn)行軌道維持 ，由于阻力，使飛船的速度減小， GMmr2 mv2r， 飛船在萬有引力的作用下 ， 高度降低 ， 萬有引力做正功 ， 速度增大 ， 根據(jù) T＝ 2π Rv ， 周期減小 ，ω ＝ 2πT ， 角速度增大． 亦 可根據(jù) F＝ GMmr2＝ mv2r＝ mr??????2πT2＝ ma知 ， 半徑減 小，線速度、角速度、向心加速度增大，周期減?。?故必須進(jìn)行多次軌道維持． 6． 近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體三種勻速圓周運(yùn)動(dòng)的比較． (1)軌道半徑：近地衛(wèi)星與赤道上物體的軌道半徑相同 (r＝ R)， 同步衛(wèi)星的軌道半徑較大 (rR)． (2)運(yùn)行周期：同步衛(wèi)星與赤道上物體的運(yùn)行周期相同 (T＝ 24 h)， 由 T＝ 2π r3GM可知 ， 近地衛(wèi)星的周期要小于同步衛(wèi)
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