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《衛(wèi)星問題分析》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、?衛(wèi)星問題分析一、難點形成原因:衛(wèi)星問題是高中物理內(nèi)容中的牛頓運動定律、運動學(xué)基木規(guī)律、能量守恒定律、萬有引力定律甚至還有電磁學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用。其Z所以成為高中物理教學(xué)難點之一,不外乎有以下幾個方面的原因。1、不能正確建立衛(wèi)星的物理模型而導(dǎo)致認知負遷移由于高屮學(xué)生認知心理的局限性以及由牛頓運動定律研究地面物體運動到由天體運動規(guī)律研究衛(wèi)星問題的跨度,使其對衛(wèi)星、飛船、空間站、航天飛機等天體物體繞地球運轉(zhuǎn)以及對地球表面物體隨地球自轉(zhuǎn)的運動學(xué)特點、受力情形的動力學(xué)特點分辯不清,無法建立衛(wèi)星或天體的勻速
2、圓周運動的物理學(xué)模型(包括過程模型和狀態(tài)模型),解題時自然不自然界的受制于I口冇的運動學(xué)思路方法,導(dǎo)致認知的負遷移,出現(xiàn)分析與判斷的失誤。2、不能正確區(qū)分衛(wèi)星種類導(dǎo)致理解混淆人造衛(wèi)星按運行軌道可分為低軌道衛(wèi)星、中高軌道衛(wèi)星、地球同步軌道衛(wèi)星、地球靜止衛(wèi)星、太陽同步軌道衛(wèi)星、大橢圓軌道衛(wèi)星和極軌道衛(wèi)星;按科學(xué)用途可分為氣象衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星、偵察衛(wèi)星、科學(xué)衛(wèi)星、應(yīng)用衛(wèi)星和技術(shù)試驗衛(wèi)星OOOOOO由于不同稱謂的衛(wèi)星對應(yīng)不同的規(guī)律與狀態(tài),而學(xué)生對這些分類名稱與所學(xué)教材中的衛(wèi)星知識又不能吻合對應(yīng),因而導(dǎo)致理
3、解與應(yīng)用上的錯誤。3、不能正確理解物理意義導(dǎo)致概念錯誤衛(wèi)星問題中有諸多的名詞與概念,如,衛(wèi)星、雙星、行星、恒星、黑洞;月球、地球、土星、火星、太陽;衛(wèi)星的軌道半徑、衛(wèi)星的自身半徑;衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期、衛(wèi)星的自轉(zhuǎn)周期;衛(wèi)星的向心加速度、衛(wèi)星所在軌道的重力加速度、地球表面上的重力加速度;衛(wèi)星的追趕、對接、變軌、噴氣、同步、發(fā)射、環(huán)繞等問題OOOOOO因為不清楚衛(wèi)星問題涉及到的諸多概念的含義,時常導(dǎo)致讀題、審題、求解過程中概念錯亂的錯誤。4、不能正確分析受力導(dǎo)致規(guī)律應(yīng)用錯亂由于高一時期所學(xué)物體受力分析的知
4、識欠缺不全和疏于深化理解,牛頓運動定律、圓周運動規(guī)律、曲線運動知識的不熟悉其至于淡忘,以至于不能將這些知識遷移并應(yīng)川于衛(wèi)星運行原理的分析,無法建立正確的分析思路,導(dǎo)致公式、規(guī)律的胡亂套用,其解題錯誤也就在所難免。5、不能全面把握衛(wèi)星問題的知識體系,以致于無法正確區(qū)分類近知識點的不同。如,開普勒行星運動規(guī)律與萬冇引力定律的不同;赤道物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度與同步衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的向心加速度的不同;月球繞地球運動的向心加速度與月球軌道上的重力加速度的不同;衛(wèi)星繞地球運動的向心加速度與切向加速度的不
5、同;?衛(wèi)星的運行速度與發(fā)射速度的不同;由萬有引力、重力、向心力構(gòu)成的三個等量關(guān)系式的不同;天體的自身半徑與衛(wèi)星的軌道半徑的不同;兩個天體之間的距離L與某一天體的運行軌道半徑r的不同oooooo只有明確的把握這些類近而相關(guān)的知識點的異同時才能正確的分析求解衛(wèi)星問題。二、難點突破策略:(-)明確衛(wèi)星的概念與適用的規(guī)律:1、衛(wèi)星的概念:山人類制作并發(fā)射到太空中、能環(huán)繞地球在空間軌道上運行(至少一圈)、用于科研應(yīng)用的無人或載人航天器,簡稱人造衛(wèi)星。高屮物理的學(xué)習(xí)過程中要將其抽象為一個能環(huán)繞地球做圓周運動
6、的物體。2、適用的規(guī)律:牛頓運動定律、萬有引力定律、開普勒天體運動定律、能量守恒定律以及圓周運動、曲線運動的規(guī)律、電磁感應(yīng)規(guī)律。。。。。均適應(yīng)于衛(wèi)星問題。但必須注意到“天上”運行的衛(wèi)星與“地上”運動物體的受力情況的根木區(qū)別。(二)認清衛(wèi)星的分類:高中物理的學(xué)習(xí)過程中,無須知道各種衛(wèi)星及其軌道形狀的具體分類,只要認清地球同步衛(wèi)星(與地球相對靜止)與一般衛(wèi)星(繞地球運轉(zhuǎn))的特點與區(qū)別即可。(1)>地球同步衛(wèi)星:①、同步衛(wèi)星的概念:所謂地球同步衛(wèi)星,是指相對于地球靜止、處在特定高度的軌道上、具有特定速
7、度且與地球具有相同周期、相同角速度的衛(wèi)星的一種。②、同步衛(wèi)星的特性:不快不慢?具有特定的運行線速度(V=3100m/s).特定的角速度(宀=7.26x10-5rad/s)和特定的周期(T二24小時)。不高不低?具有特定的位置高度和軌道半徑,高度H=3.58xl07m?軌道半徑r=4.22xl07m.不偏不倚?同步衛(wèi)星的運行軌道平面必須處于地球赤道平面上,軌道中心與地心重合,只能'靜止'在赤道上方的特定的點上。證明如2如圖4-1所示,假設(shè)衛(wèi)星在軌道A上跟著地球的自轉(zhuǎn)同步地勻速圓周運動,衛(wèi)星運動的向
8、心力來自地球?qū)λ囊引,F(xiàn)引中除用來作向心力的F1外,還有另一分力F2,由于F2的作用將使衛(wèi)星運行軌道靠向赤道,只有赤道上空,同步衛(wèi)星才可能在穩(wěn)定的軌道圖4-1上運行。MmGMG?2?m?2RR??2R由得???h二R?R地是一個定值。(h是同步衛(wèi)星距離地面的高度)因此,同步卩星一定具有特定的位疊高度和軌道半徑。①、同步衛(wèi)星的科學(xué)應(yīng)用:同步衛(wèi)星一般應(yīng)用于通訊與氣象預(yù)報,高屮物理屮出現(xiàn)的通訊衛(wèi)星與氣象衛(wèi)星一般是指同步衛(wèi)星。(2)、一般衛(wèi)星:①、定義:一般衛(wèi)星指的是,能用繞地球做圓周運動,英軌道