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《衛(wèi)星問題分析》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、?衛(wèi)星問題分析一、難點(diǎn)形成原因:衛(wèi)星問題是高中物理內(nèi)容中的牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)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(diǎn)之一,不外乎有以下幾個(gè)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(rèn)知負(fù)遷移由于高屮學(xué)生認(rèn)知心理的局限性以及由牛頓運(yùn)動(dòng)定律研究地面物體運(yùn)動(dòng)到由天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究衛(wèi)星問題的跨度,使其對(duì)衛(wèi)星、飛船、空間站、航天飛機(jī)等天體物體繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)以及對(duì)地球表面物體隨地球自轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)、受力情形的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)分辯不清,無法建立衛(wèi)星或天體的勻速
2、圓周運(yùn)動(dòng)的物理學(xué)模型(包括過程模型和狀態(tài)模型),解題時(shí)自然不自然界的受制于I口冇的運(yùn)動(dòng)學(xué)思路方法,導(dǎo)致認(rèn)知的負(fù)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(yùn)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(yàn)衛(wèi)星OOOOOO由于不同稱謂的衛(wèi)星對(duì)應(yīng)不同的規(guī)律與狀態(tài),而學(xué)生對(duì)這些分類名稱與所學(xué)教材中的衛(wèi)星知識(shí)又不能吻合對(duì)應(yīng),因而導(dǎo)致理
3、解與應(yīng)用上的錯(cuò)誤。3、不能正確理解物理意義導(dǎo)致概念錯(cuò)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(duì)接、變軌、噴氣、同步、發(fā)射、環(huán)繞等問題OOOOOO因?yàn)椴磺宄l(wèi)星問題涉及到的諸多概念的含義,時(shí)常導(dǎo)致讀題、審題、求解過程中概念錯(cuò)亂的錯(cuò)誤。4、不能正確分析受力導(dǎo)致規(guī)律應(yīng)用錯(cuò)亂由于高一時(shí)期所學(xué)物體受力分析的知
4、識(shí)欠缺不全和疏于深化理解,牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律、曲線運(yùn)動(dòng)知識(shí)的不熟悉其至于淡忘,以至于不能將這些知識(shí)遷移并應(yīng)川于衛(wèi)星運(yùn)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(cuò)誤也就在所難免。5、不能全面把握衛(wèi)星問題的知識(shí)體系,以致于無法正確區(qū)分類近知識(shí)點(diǎn)的不同。如,開普勒行星運(yùn)動(dòng)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(yùn)行的向心加速度的不同;月球繞地球運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的向心加速度與切向加速度的不
5、同;?衛(wèi)星的運(yùn)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(gè)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(gè)天體之間的距離L與某一天體的運(yùn)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(shí)點(diǎn)的異同時(shí)才能正確的分析求解衛(wèi)星問題。二、難點(diǎn)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(yùn)行(至少一圈)、用于科研應(yīng)用的無人或載人航天器,簡(jiǎn)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(gè)能環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)
6、的物體。2、適用的規(guī)律:牛頓運(yùn)動(dòng)定律、萬有引力定律、開普勒天體運(yùn)動(dòng)定律、能量守恒定律以及圓周運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)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(yùn)行的衛(wèi)星與“地上”運(yùn)動(dòng)物體的受力情況的根木區(qū)別。(二)認(rèn)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(rèn)清地球同步衛(wèi)星(與地球相對(duì)靜止)與一般衛(wèi)星(繞地球運(yùn)轉(zhuǎn))的特點(diǎn)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(duì)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(yùn)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(shí))。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(yùn)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(diǎn)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(yùn)動(dòng),衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)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(yùn)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(yùn)行。MmGMG?2?m?2RR??2R由得???h二R?R地是一個(gè)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(bào),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(yùn)動(dòng),英軌道