高考物理變軌模型
高考物理變軌模型
變軌模型是衛(wèi)星由于某種原因從一軌道運動到另一軌道，變軌前后衛(wèi)星運行的軌道半徑發(fā)生變化，衛(wèi)星運行的速度、角速度、加速度、能量等相應(yīng)也發(fā)生變化。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)淼母呖嘉锢碜冘壞Ｐ停Ｍ麑δ阌袔椭?/p>
1.高考物理衛(wèi)星軌道的漸變
衛(wèi)星在運行過程中，會受到外界因素的影響，使衛(wèi)星的軌道緩慢地發(fā)生變化，即軌道逐漸增大或逐漸減小，在衛(wèi)星軌道逐漸變化的過程中，仍然可以將衛(wèi)星在每一軌道上的運動看成是勻速圓周運動.分析這類問題的關(guān)鍵是要判斷出衛(wèi)星是做離心運動還是向心運動，分清衛(wèi)星運行的軌道半徑是變大還是變小。
2.高考物理衛(wèi)星軌道的突變
在發(fā)射衛(wèi)星的過程中，為使衛(wèi)星在很短的時間內(nèi)從一軌道變軌到某一預(yù)定軌道，需要啟動發(fā)動機.現(xiàn)在我國已發(fā)射“神舟號”飛船、“嫦娥號”衛(wèi)星、“螢火一號”火星探測器、“天宮一號”目標飛行器等都需要經(jīng)過變軌才到達預(yù)定的軌道，這種變軌一般都可以看成是突變.有時，在衛(wèi)星的發(fā)射過程中，需要多次變軌，即需要多次啟動發(fā)動機使衛(wèi)星軌道發(fā)生突變。
3.高考物理衛(wèi)星變軌的特點
(1)衛(wèi)星在軌道上某點開始加速，向心力大于地球與衛(wèi)星之間的萬有引力，衛(wèi)星做離心運動，達到另一穩(wěn)定軌道后繼續(xù)做圓周運動.由于變軌前的軌道半徑r1小于變軌后的軌道半徑r2，則變軌后衛(wèi)星的運行速度v2小于變軌前衛(wèi)星的運行速度v1。
(2)變軌前后，衛(wèi)星的機械能一般會發(fā)生變化.衛(wèi)星從低軌道變軌到高軌道，必須點火使衛(wèi)星加速，而衛(wèi)星在高軌道上運行時，運行速度減小，則動能減小，重力勢能增加.由于點火使衛(wèi)星變軌，變軌前后的機械能不守恒。
(3)在處理變軌的試題時，出錯的原因有：不清楚變軌的實質(zhì)，對衛(wèi)星運行的規(guī)律和變軌前后的能量關(guān)系理解模糊。
模型1 考查變軌前后速度的變化問題
要判斷變軌前后速度的變化問題，首先是要分析軌道半徑的變化，即衛(wèi)星是從高軌道變軌到低軌道，還是從低軌道變軌到高軌道;然后再利用萬有引力定律和向心力公式判斷速度的變化。
模型2 考查變軌前后周期、角速度和能量的變化問題
判斷加速度、周期、角速度和能量變化問題的前提是判斷軌道半徑的變化，然后再根據(jù)等式分析問題。對于能量問題，要知道衛(wèi)星從低軌道變到高軌道運行時需要點火使衛(wèi)星加速，變軌后衛(wèi)星的速度變小，動能變小，重力勢能變大，總的機械能變大。
模型3 考查變軌前后的失重問題
衛(wèi)星、飛船等在高空中運行時，運行的向心力由萬有引力提供，即萬有引力全部提供衛(wèi)星、飛船等做勻速圓周運動的向心力，因此，高空運行的物體處于失重狀態(tài).衛(wèi)星、飛船等從一軌道運動到另一軌道時，衛(wèi)星、飛船等上的物體都處于失重狀態(tài)。
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