高中物理:人造卫星考试解读!

一言不合就上天......

A:暗号,北京烤鸭。

B:上海姜葱鸡!

前排导读:

昨天说了人造卫星的变轨问题,今天,我再来说一下人造卫星分析计算中的注意点。

今天要说的,我总结为下面两个内容:

①人造卫星运动的基本模型

②人造卫星运动的主要关系式和注意点。

(全部思维导图,可以直接跳到文末)

【1】

人造卫星与圆周运动

同步卫星模拟演示

人造卫星运动的分析与计算,是这一部分的一个主要考点,我认为一般以考察分析运算能力为主。

实际上,人造卫星的运动,可以看成一种特殊的圆周运动。

所以,我在分析的时候,更多是把它看成匀速圆周运动来分析,而不是人造卫星等新的内容。(关于圆周运动的具体做法,我在之前的文章中有细说)

我把它总结成下面两个方面的主要内容:

运动模型

卫星绕着天体运动,它做的就是匀速圆周运动。

主要关系式

那么,做匀速圆周运动的物体,最主要的关系式就是:合外力=向心力

也即是说,在解题的过程中,如果能够正确列出这个式子,基本就能够把问题解决了。

【2】

人造卫星

(点击查看思维导图)

前面说了,人造卫星的运动,就是匀速圆周运动,也即是把握一个主要关系:合外力=向心力。

但为什么人造卫星的题目,特别容易出错?

我认为主要的原因,是因为在不同的情况下,没办法弄清楚卫星受到的合外力的原因。

我把这些情况总结为下面两种:

①远离地球:

远离地球的情况,比较简单,主要关系式就是:万有引力=向心力。

也就是说,如果题目没说卫星在地面附近运动,那么卫星在太空中,就只能受到一个万有引力,这个万有引力,就是它的向心力。

②地面附近:

卫星在地面附近运动的情况,情况就比较复杂一些了,因为两个近似关系:

卫星轨道=地球半径

卫星在近地面运动的时候,由于它距离地球很近,所以运动轨道半径与地球半径差不多,互相代替之后,产生的误差也在可接受范围。

所以,这种情况下,计算卫星的向心力,或者地球的体积,这两个量看成相等的。

万有引力=重力

近地面附近,最主要的近似关系就是:万有引力=重力。

因为这时候距离地球表面很近,因而可以把重力与万有引力看成是一样的。

那么,根据卫星做匀速圆周运动的主要关系式:合外力=向心力。

在近地面的情况下,合外力既可以是重力,也可以是万有引力。

由此,主要关系式就变成了两个:

重力=向心力。(如果知道重力加速度g,就用这个关系式)

万有引力=向心力。(如果知道地球的质量,就用这个关系式

【3】

人造卫星解题步骤

(点击查看思维导图)

人造卫星的解题,我认为重点在于列出主要的关系式。

特别是在近地面运动的情况下的关系式。

某课外科技小组长期进行天文观测,发现某行星周围有众多小卫星,这些小卫星靠近行星且分布相当均匀,经查对相关资料,该行星的质量为M.现假设所有卫星绕该行星的运动都是匀速圆周运动,已知引力常量为G。

测得离行星最近的一颗卫星的运动轨道半径为r,若忽略其他小卫星对该卫星的影响,求该卫星的运行速度v。

解题过程:(我来做一个简单的示范)

①判断类型:

题目中提示了行星的质量为M,这个问题明显属于远离行星(地球)的情况。主要关系式:万有引力=向心力。

②列式计算:

列出主要关系式:

根据这个关系式,则可以求出卫星的速度:V

【4】

整体思维导图

(点击查看思维导图)

人造卫星计算

人造卫星变轨

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