专题：高中物理人造卫星问题

1、天体运动问题,人造卫星系列,汕头林百欣中学吕国通,I对所列知识要知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接使用。与课程标准中的“了解”和“认识”相当。,对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用。与课程标准中的“理解”和“应用”相当。,万有引力定律和牛顿第二定律、圆周运动相结合的综合问题的分析和计算，涉及天体、人造卫星及航天技术的实际问题成了高考考查的热点。,由于航天技术、人造卫星属于现代科技发展的重要领域，所以有关人造卫星问题的考查频率会越来越高。特别是2010年广东高考中天体运动方面没有考查，预计2011年的高考中

2、，以人造卫星、“嫦娥二号”探测器等为背景的题目将是命题的热点，较大的可能性是以选择题形式出现，应引起足够的重视。,考向预测,如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？,知识构建与题型演练,赤道轨道,极地轨道,1.人造卫星的轨道平面：所有人造卫星的轨道均以地心为圆心,卫星可以分为赤道卫星、极地卫星和其他卫星,把天体（或人造卫星）的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供,2.解决天体（卫星）运动问题的基本思路：,(1)建立模型：,这是本章的主线索。,（2）在地面附近万有引力近似等于物体的重力，,这是本章的副线索。,若已知地球表面的重力加速度g和地球半径R，可以用gR2替换

3、GM，由于这种代换的重要性，通常被称为黄金代换。,由上式得：,越高越慢,卫星的各物理量随轨道半径的变化而变化的规律：,当卫星所受万有引力刚好提供向心力时，它的运行速率就不再发生变化，轨道半径确定不变从而做匀速圆周运动，我们称为稳定运行.,题型一：卫星的轨道参量的分析与求解,3.两种卫星,轨道半径近似地可认为等于地球半径，速率v=7.9km/s，周期约T=85min。在所有绕地球做匀速圆周运动的人造卫星中是线速度最大，周期最短。,近地卫星,关于地球同步卫星的五个“一定”轨道平面一定：轨道平面与共面周期一定：与地球自转周期，即T24h.角速度一定：与地球自转的角速度。,赤道平面,相同,相同,与地球

4、自转方向相同即自西向东运动。,绕行方向：,同步卫星：地球同步卫星是相对地球表面静止的稳定运行卫星.,题型二：同步卫星、近地卫星、地球赤道上物体运动的特点,4.地球及行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题（1）南北极：（不考虑地球自转影响）表面重力加速度：,赤道：（考虑地球自转影响）表面重力加速度：,如果忽略地球自转的影响，即=0，此时,(2)空中重力加速度（离地面h处）：,对于稳定运行状态的卫星：运行速率不变；轨道半径不变；万有引力提供向心力，即成立.,其运行速度与其运行轨道处于一一对应关系，即每一轨道都有一确定速度相对应,而不稳定运行的卫星则不具备上述关系，其运行速率和轨道半径都在发生着变化。万有引力做功，我们将其称为不稳定运行即变轨运动。,5.卫星的变轨问题,当卫星速度增大时：,卫星做离心运动，轨道半径变大，到高轨道后达到新的稳定运行状态,卫星做向心运动，轨道半径减小，到低轨道后达到新的稳定运行状态,当卫星速度减小时：,卫星变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；,稳定在新轨道上的运行速度变化由判断,题型三、卫星的变轨问题,6.双星