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《万有引力与航天》是物理必修2的重要章节,其中卫星运行及其变轨是该章的重点,也是高考考查的高频知识点。大部分学生对该知识点掌握不够系统,理解不够深刻,部分资料教辅对卫星变轨问题涉及的物理量有一些错误认识。本文试图从向心力的供需角度帮助学生梳理卫星的运行及变轨问题。
一、衛星的运行及变轨
卫星之所以能长期运行在它的轨道上,正是因为地球给它的引力恰好提供了它绕圆周运行所需要的向心力,即供等于需(GMmr2=mv2r)。
思考:如果卫星速度突然增大了,它会怎么运转呢?
当卫星速度突然增大时,它所需要的向心力就突然增大,地球给它的引力就不足以提供它做圆周运动需要的向心力了,那么它就会做远离圆心的运动——离心运动。
如图:在圆轨道I上以速度v1运行的卫星,万有引力恰好提供向心力,即供等于需(GMmr21=mv21r1)。如果在A点让它速度突然增大到v2,它所需的向心力就会突然增大,万有引力就不足以提供它做圆周运动的向心力,即供小于需(GMmr21
一、衛星的运行及变轨
卫星之所以能长期运行在它的轨道上,正是因为地球给它的引力恰好提供了它绕圆周运行所需要的向心力,即供等于需(GMmr2=mv2r)。
思考:如果卫星速度突然增大了,它会怎么运转呢?
当卫星速度突然增大时,它所需要的向心力就突然增大,地球给它的引力就不足以提供它做圆周运动需要的向心力了,那么它就会做远离圆心的运动——离心运动。
如图:在圆轨道I上以速度v1运行的卫星,万有引力恰好提供向心力,即供等于需(GMmr21=mv21r1)。如果在A点让它速度突然增大到v2,它所需的向心力就会突然增大,万有引力就不足以提供它做圆周运动的向心力,即供小于需(GMmr21