“人造衛(wèi)星”是歷年必考的內(nèi)容，它不僅是中的重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)，同時(shí)也是廣大考生感到棘手的問題之一。
因此對(duì)該熱點(diǎn)的內(nèi)容要引起足夠的重視。
一、萬變不離其宗，掌握一個(gè)“金字塔”
人造衛(wèi)星的問題涉及的關(guān)系較多，如衛(wèi)星線速度同軌道半徑的關(guān)系，周期同半徑的關(guān)系，求人造衛(wèi)星（天體）質(zhì)量等問題。在復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)注意到衛(wèi)星的題目雖然千變?nèi)f化，但是有兩點(diǎn)卻是最基本的不變的關(guān)系：（1）萬有引力作為向心力。因此必須明確，只要看到有關(guān)衛(wèi)星（天體）的題目，均可視其作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星（天體）必然受到向心力，向心力是由萬有引力提供的，即抓住公式：，進(jìn)而結(jié)合向心加速度的不同表達(dá)式，推導(dǎo)出已知量與未知量的關(guān)系。（2）若題目告訴星球表面重力加速度，解題時(shí)要利用另一個(gè)結(jié)論：在星球表面物體受到重力與星球?qū)π乔虮砻嫖矬w萬有引力大小近視相等。即抓住公式：，推導(dǎo)出星球質(zhì)量、星球半徑與星球表面加速度的關(guān)系。綜上所述：我們可用一個(gè)“金字塔”直觀地表達(dá)這兩個(gè)關(guān)系，如圖1所示。
只要能將此金字塔理解，并能靈活應(yīng)用，就會(huì)對(duì)這些問題迎刃而解。
二、在討論衛(wèi)星問題時(shí)，弄明白幾個(gè)疑點(diǎn)問題
1．人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與環(huán)繞速度有何區(qū)別？
我們知道，地球上的任何物體都要受到地球?qū)λ娜f有引力的作用，要把人造地球衛(wèi)星從地面發(fā)射進(jìn)入一定的軌道而繞地球運(yùn)行，必須使人造衛(wèi)星克服地球?qū)λ艽蟮娜f有引力，也就是發(fā)射時(shí)必須使人造衛(wèi)星具有一定的動(dòng)能，即具有一定的速度，這個(gè)速度就是人造衛(wèi)星的發(fā)射速度。越要使人造衛(wèi)星在遠(yuǎn)聲地球的軌道上運(yùn)行，那么人造衛(wèi)星為克服地球?qū)λ娜f有引力而做的功越多，人造衛(wèi)星應(yīng)該具有的能量就越大，也就是說人造衛(wèi)星的發(fā)射速度應(yīng)越大。
當(dāng)人造衛(wèi)星進(jìn)入一定的軌道而繞地球運(yùn)行時(shí)，人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度就是人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度，這個(gè)速度可應(yīng)用地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的萬有引力提供人造衛(wèi)星繞地球作畫周運(yùn)動(dòng)的向心力而確定，有簡得。
人造衛(wèi)星越在遠(yuǎn)離地球的軌道上運(yùn)行，人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度就越小。
從能量的轉(zhuǎn)化和守恒的角度，欲使人造衛(wèi)星進(jìn)入遠(yuǎn)離地球的軌道上運(yùn)行，發(fā)射速度應(yīng)當(dāng)越大，其發(fā)射時(shí)動(dòng)能應(yīng)越大，用來克服地球?qū)λ娜f有引力而做的功越多，人造衛(wèi)星獲得重力勢能就越大，人造衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的動(dòng)能就越小，其環(huán)繞速度就越小，也就是人造衛(wèi)星發(fā)射時(shí)的動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)變成了其重力勢能，只有少部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗽煨l(wèi)星繞地球運(yùn)行時(shí)的動(dòng)能。
2．衛(wèi)星在轉(zhuǎn)換軌道過程中機(jī)械能是否守恒？衛(wèi)星速度減小，能自行進(jìn)入半徑更大的軌道嗎？
根據(jù)，即衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度與軌道半徑是一一對(duì)應(yīng)的，所以確定的圓軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星其動(dòng)能和重力勢能是確定的，不同圓軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星的機(jī)械能是不同的，上面已討論機(jī)械能隨半徑的增大而增大，所以衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的半徑越大，發(fā)射所需的能量越大，發(fā)射就越困難。因此，衛(wèi)星轉(zhuǎn)換軌道，一定是在外力作用下完成的。如高空運(yùn)行的衛(wèi)星受稀薄空氣的影響，將損失一些機(jī)械能，如不及時(shí)補(bǔ)充和校正，將會(huì)從高軌道逐漸移向低軌道；如果要使軌道的半徑增大，就得通過外力克服引力做功，使衛(wèi)星機(jī)械能增加才能達(dá)到目的。所以，衛(wèi)星運(yùn)行的軌道半徑改變了，其機(jī)械能一定改變。如果衛(wèi)星速度減小了，將因動(dòng)能減小引起機(jī)械能減少而落入對(duì)應(yīng)的低軌道運(yùn)行，絕不可能自行移到高軌道上去 高中物理，因此判斷衛(wèi)星軌道的變化情況不能單純以為依據(jù)，而應(yīng)同時(shí)考慮能量情況。例如，在某一軌道上做圓周飛行的航天飛機(jī)，要想追上另一高軌道上圓周運(yùn)行的航天器，就需在低軌道加速，再向高軌道飛行，飛行過程中因加速增加的動(dòng)能再逐漸轉(zhuǎn)化成重力勢能，使速度最終減小到對(duì)應(yīng)高軌道上所需數(shù)值。
3．地球同步衛(wèi)星如何發(fā)射？為何總是定點(diǎn)在赤道上空，也即其軌道平面為何一定在赤道平面內(nèi)？
從近幾年的高題來看，考查有關(guān)地球同步衛(wèi)星的題目較多。地球同步衛(wèi)星的題目主要涉及到發(fā)射問題以及定軌道、定周期、定高度的問題。以下對(duì)這些問題進(jìn)行討論：
同步衛(wèi)星的發(fā)射，先是將同步衛(wèi)星送至近地軌道運(yùn)行，運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定后在近地軌道上適當(dāng)?shù)奈恢�，通過自動(dòng)裝置啟動(dòng)衛(wèi)星上的發(fā)動(dòng)機(jī)并調(diào)整方向，使衛(wèi)星做橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)距地心的距離等于同步軌道半徑，達(dá)到同步軌道后再進(jìn)行速度和方向的調(diào)整，就可使衛(wèi)星進(jìn)入同步軌道運(yùn)行，如圖2所示。同步衛(wèi)星指定位于赤道上空一定高度上環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的航天器，其運(yùn)動(dòng)周期和角速度都等于地球自轉(zhuǎn)周期和角速度，所以相對(duì)地球靜止不動(dòng)，與地球運(yùn)動(dòng)同步。物體可在地球表面不同緯度處隨地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但衛(wèi)星同步軌道只能在赤道平面內(nèi)確定的高度處。假設(shè)衛(wèi)星處在如圖3所示的軌道上，將因向心力沒有指向地球中心而使萬有引力產(chǎn)生“重力”，最終將衛(wèi)星移動(dòng)在赤道平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
三、注重學(xué)科間的滲通、交叉和結(jié)合
隨著高考改革，理科綜合高考卷中，學(xué)科間綜合有所加強(qiáng)，因此要求我們在教學(xué)中必須充分利用學(xué)科間知識(shí)的聯(lián)系，培養(yǎng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，要關(guān)注學(xué)科間知識(shí)的滲透，讓學(xué)會(huì)一門或多門知識(shí)，全方位，多角度地去認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象，使之具有整體觀念。
總之，通過對(duì)歷年高考的分析和分類，使學(xué)生掌握一個(gè)“金字塔”，弄明白幾個(gè)疑點(diǎn)問題，注重學(xué)科間知識(shí)的滲透，無論是對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量還是對(duì)搞好高考復(fù)習(xí)都有一定的幫助。
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