高考物理考前專題突破專題天體運動與人造衛(wèi)星-資料下載頁
2025-06-07 23:51本頁面
【正文】 移軌道（橢圓軌道）——開啟行星載動力——進入預(yù)定軌道(圓周軌道)等過程。 衛(wèi)星的預(yù)定運行軌道均是圓周軌道，衛(wèi)星在此軌道上做勻速圓周運動，萬有引力完全提供向心力，衛(wèi)星處于無動力穩(wěn)定運行（其漂移運動此處暫略）的狀態(tài)。當(dāng)發(fā)射速度大于7。9km/s而小于11。2km/s時，衛(wèi)星則做橢圓運動逐漸遠離地球，由于地球引力的作用，到達遠地點P后，又會沿橢圓軌道面到近地點Q，如圖49所示。在橢圓軌道的某一位置上，衛(wèi)星所受地球的萬有引力可以分解為切向分力（產(chǎn)生衛(wèi)星的切向加速度）和沿法線方向的分力即向心力（產(chǎn)生衛(wèi)星的向心加速度）。衛(wèi)星在由近地點Q向遠地點P運動的過程中做加速度和線速度都逐漸減小的減速運動；而由遠地點P向近地點Q運行的過程則是加速度和線速度逐漸增大的加速運動，橢圓軌道是將衛(wèi)星發(fā)射到預(yù)定軌道之間的一個過渡軌道。①只有在圓周軌上才會有萬有引力定律完全提供向心力。②衛(wèi)星的軌道半徑與衛(wèi)星到地心的距離是不同的。③在比較衛(wèi)星在不同軌道上的角速度、線速度、加速度時要注意選用不同的公式. 【解析】,則有GMm/r2 =m v2/r,所以v =；因軌道1的圓半徑小于軌道3的圓半徑,.,由于萬有引力提供衛(wèi)星的向心力,則有GMm/r2 =mω2r ,所以ω=,因軌道1的圓半徑小于軌道3上的圓半徑,. ,Q點即在圓周軌道1上又在橢圓軌道2上,則有GMm/r2＝m,所以＝GM/,衛(wèi)星在圓周軌道1上的Q點和在橢圓軌道2上的上的Q點時具有的向心加速度均是＝GM/. ,因為圓周軌道3上的P點與橢圓軌道2上的P點是同一點,P點到地心的距離是一定的,由＝GM/r2得,.正確的分析思路是:由于阻力的作用,衛(wèi)星的速度v必然減少,假定此時衛(wèi)星的軌道半徑r還未來得及變化,即有萬有引力=GMm/r2也未變化；而向心力= m v2/,衛(wèi)星正常運行時“=”的關(guān)系則會變?yōu)椤啊?，故而在萬有引力作用下衛(wèi)星必做近地向心運動,從而使軌道半徑r變小。又由公式v =可知,此處衛(wèi)星速度的增大是以軌道高度的減小(或者說成是引力做正功,重力勢能減少)為條件的.例17： (2000年全國高考)某人造地球衛(wèi)星因受高空稀薄氣體的阻力作用,后來變?yōu)榍?。以、分別表示衛(wèi)星在這兩個軌道的動能.、分別表示衛(wèi)星在這兩個軌道繞地球運動的周期,則有 ( )A. B. C. D． 【解析】 當(dāng)衛(wèi)星受到空氣阻力的作用時，其速度必然會瞬時減小，假設(shè)此時衛(wèi)星的軌道半徑r還未變化，則由公式= m v2/r可知衛(wèi)星所需要的向心力必然減小；而由于衛(wèi)星的軌道半徑r還未來得及變化,由公式=GMm/r2得,衛(wèi)星所受地球引力不變,則必有“”，衛(wèi)星必然會做靠近地球得向心運動而使軌道半徑r變小.由于萬有引力提供向心力,則由GMm/r2 =m v2/r得v =,顯然,隨著衛(wèi)星軌道半徑r得變小,其速度v必然增大,其動能(=)也必然增大,故。又由于GMm/r2 = m4π2 r/T2 得T=2π, 顯然,隨著衛(wèi)星得軌道半徑r得變小,其運行周期T必然變小,即.故C選項正確.13．必須區(qū)別地面直線運動的“追及”問題與航天飛機“對接”宇宙空間站的不同對地面的直線運動而言,當(dāng)兩個運動物體發(fā)生追趕運動時,只要“追趕物體”的速度大于“被追物體”“追趕物體”與“被追物體”相對于同一起點的位移相同。這是“追及問題”的必備條件。圖４－１１對于航天飛機與宇宙空間站的“對接”其實際上就是兩個做勻速圓周運動的物體追趕問題，本質(zhì)仍然是人造天體的變軌運行的變軌運行問題。要使航天飛機與宇宙空間站成功“對接”，必須讓航天飛機在較低軌道上加速，通過速度v的增大——所需向心力增大——離心運動——軌道半徑r增大——升高軌道的系列變速、變軌過程而完成航天飛機與宇宙空間站的成功對接。 如圖４－１１所示，是航天飛機宇宙空間站的對接軌道示意圖。其中軌道1是地球衛(wèi)星的一個環(huán)繞軌道（圓形軌道），軌道3是宇宙空間站的運行軌道，軌道2是一個長軸的兩端點Q、P分別相切于軌道1與軌道3的橢圓軌道。航天飛機只有從預(yù)定的環(huán)形軌道1上的Q點，以一定的速度和加速度方式沿軌道2的半個橢圓軌道運動，才能恰好在軌道3上的P點與宇宙空間站實現(xiàn)“對接”?！緦忣}】此題中的“宇宙空間站”“航天飛機”其實都是人造天體，當(dāng)進入軌道運行時與衛(wèi)星一樣遵守萬有引力定律，其向心力由萬有引力提供。要實現(xiàn)航天飛機與宇宙空間站的“對接”，既要考慮航天飛機的加速，又要依據(jù)公式v =分析航天飛機因加速導(dǎo)致的變速、變軌、變向的問題。35用心 愛心 專心
教學(xué)教案相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1