解决高中物理天体运动问题的技巧_百度知道
解决高中物理天体运动问题的技巧
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天体运动部分的绝大多数问题，解决的原理及方法比较单一，处理的基本思路是：将天体的运动近似看成匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力列方程，向心加速度按涉及的运动学量选择相应的展开形式。如有必要，可结合黄金代换式简化运算过程。不过，还有几类问题仅依靠基本思路和方法，会让人感觉力不从心，甚至就算找出了结果但仍心存疑惑，不得要领。这就要求我们必须从根本上理解它们的本质，把握解决的关键，不仅要知其然，更要知其所以然。　　一、变轨问题　　例：某人造卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道会慢慢改变。每次测量中卫星的运动可近似看作圆周运动，某次测量卫星的轨道半径为 ，后来变为 ，以 、 表示卫星在这两个轨道上的线速度大小， 、 表示卫星在这两个轨道上绕地球运动的周期，则（ ）
掌握黄金代换公式，，双星运动就够了……
首先要理解有关天体运动的基本公式的概念，其次把公式记熟，最后多做些有关天体运动的练习题！
把公式背得滚瓜烂熟,把题目理解得透彻心菲
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天体运动遵循哪些规律
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【考点透视】1.理解曲线运动的条件和特点(1)曲线运动的条件:运动物体所受合外力的方向跟其速度方向不在一条直线上时,物体做曲线运动.(2)曲线运动的特点:①在曲线运动中,运动质点在某一点的瞬时速度方向,就是通过这一点的曲线的切线方向.②曲线运动是变速运动,这是因为曲线运动的速度方向是不断变化的.③做曲线运动的质点,其所受的合外力一定不为零,一定具有加速度.2.理解运动的合成与分解物体的实际运动往往是由几个独立的分运动合成的,由已知的分运动求跟它们等效的合运动叫做运动的合成;由已知的合运动求跟它等效的分运动叫做运动的分解.运动的合成与分解基本关系:○1分运动的独立性;○2运动的等效性(合运动和分运动是等效替代关系,不能并存);○3运动的等时性;○4运动的矢量性(加速度,速度,位移都是矢量,其合成和分解遵循平行四边形定则.)3.理解平抛物体的运动的规律(1)物体做平抛运动的条件:只受重力作用,初速度不为零且沿水平方向.物体受恒力作用,且初速度与恒力垂直,物体做类平抛运动.(2)平抛运动的处理方法通常,可以把平抛运动看作为两个分运动的合动动:一个是水平方向(垂直于恒力方向)的匀速直线运动,一个是竖直方向(沿着恒力方向)的匀加速直线运动.(3)平抛运动的规律以抛出点为坐标原点,水平初速度V0方向为沿x轴正方向,竖直向下的方向为y轴正方向,建立如图所示的坐标系,在该坐标系下,对任一时刻t.①位移分位移, 合位移,.为合位移与x轴夹角.②速度分速度, Vy=gt, 合速度,.为合速度V与x轴夹角(4).平抛运动的性质做平抛运动的物体仅受重力的作用,故平抛运动是匀变速曲线运动.4.理解圆周运动的规律(1)匀速圆周运动:质点沿圆周运动,如果在相等的时间里通过的弧长相等,这种运动就叫做匀速周圆运动.(2)描述匀速圆周运动的物理量①线速度,物体在一段时间内通过的弧长S与这段时间的比值,叫做物体的线速度,即V=S/t.线速度是矢量,其方向就在圆周该点的切线方向.线速度方向是时刻在变化的,所以匀速圆周运动是变速运动.②角速度,连接运动物体和圆心的半径在一段时间内转过的角度θ与这段时间的比值叫做匀速圆周运动的角速度.即=θ/t.对某一确定的匀速圆周运动来说,角速度是恒定不变的,角速度的单位是rad/s.③周期T和频率(3)描述匀速圆周运动的各物理量间的关系:(4)向心力:是按作用效果命名的力,其动力学效果在于产生向心加速度,即只改变线速度方向,不会改变线速度的大小.对于匀速圆周运动物体其向心力应由其所受合外力提供..5.理解万有引力定律(1)万有引力定律:○1自然界的一切物体都相互吸引,两个物体间的引力的大小,跟它们的质量乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比.○2公式:,G=6.67×10-11N.m2/kg2.○3适用条件:适用于相距很远,可以看做质点的两物体间的相互作用,质量分布均匀的球体也可用此公式计算,其中r指球心间的距离.(2)万有引力定律的应用:○1讨论重力加速度g随离地面高度h的变化情况: 物体的重力近似为地球对物体的引力,即mg=G.所以重力加速度g= G,可见,g随h的增大而减小.○2求天体的质量:通过观天体卫星运动的周期T和轨道半径r或天体表面的重力加速度g和天体的半径R,就可以求出天体的质量M.○3求解卫星的有关问题:根据万有引力等于卫星做圆周运动的向心力可求卫星的速度,周期,动能,动量等状态量.由G=m得V=,由G= mr(2π/T)2得T=2π.由G= mrω2得ω=,由Ek=mv2=G.(3)三种宇宙速度:○1第一宇宙速度V1=7.9Km/s,人造卫星的最小发射速度;○2第二宇宙速度V2=11.2km/s,使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度;(3)第三宇宙速度V3=16.7km/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.
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第4讲 解决天体运动问题的关键
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天体运动问题
天体自诞生就在运动吗?谁给的?大家都说天体运动是因为引力的原因,为何两个星体相遇不相撞;说是因为星体有速度,产生惯性的结果,那么速度哪里来;爱因斯坦广义相对论说整个宇宙都在运动,那么宇宙自诞生的第一个运动从何尔来,第一个力从哪里来.
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地球和火星是绕太阳同方向作圆周运动的，且它们的轨道在同一平面内．由于地球距太阳近，周期短，当地球“追赶”火星时，地球上的人将观测到火星向着观测者运动；当地球“超越”火星后，地球上的人将观测到火星运离观测者运动．所以地球上的人观测到火星的轨迹是一条来回的折线．希望帮到你........
简单说宇宙原动力应该来至于宇宙大爆炸产生的力和科学家至今还没弄明白的宇宙暗能量，在宇宙大爆炸后宇宙空空如也，里面充斥着氢气和一些杂质经过一定时间的相互作用慢慢氢气和杂质发生了质的变化，变成了杂乱无序的金属尘埃，尘埃又像雪球效应一样越滚越大也就是现在的各大星体
第一个力是宇宙爆炸的冲击波力。
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浅谈物理教学中的天体运动问题--居石磊
文章来源：
发布时间：日
点击数：71
浅谈物理教学中的天体运动问题
南通市小海中学&& 居石磊& 226015
【内容摘要】“万有引力及天体运动问题”一直是物理教学中的一大重点，也是一大难点。目前我国航天事业飞速发展，越来越需要这方面的人才。所以，在学生的学习时期，为他们打好基础，是一项非常重要的工作。
【关键词】万有引力；航天；天体运动
&&& 改革开放以来，我国的科技发展取得了举世瞩目的成就。赢得了全世界赞誉与羡慕的目光。 现代竞争离不开科技的支持，而航天技术水平在一定程度上反映着一个国家的科技实力。近几年，随着神五神六神七的成功发射，探月计划的逐步实施，我们用自己的实力向世界证明了中国的航天事业已经直追世界先进水平。光环虽有，但不能阻止我们继续创造辉煌的脚步。对“万有引力和天体运动问题”的研究依旧是物理学科中的重中之重。下面我就此类问题中两个基础问题谈一谈学习方法和解题思路，希望能带给大家一些启发，以后解决此类问题时能由繁化简，不再被这个看起来很神秘很深奥的问题所羁绊。
学习过天体运动问题的我们都知道，这类问题基本可分为两个模型。其中一个是“随地转”模型，另一个则是“绕地转”模型。今天的第一点，我不是要就两个模型的不同来进行重点阐述，而是要讲一下“绕地转”模型中的一个重要的替换公式。
也许大家看到G和M的时候都会感到头疼，因为它们的数值不仅很繁琐，而且有时还是未知的。没有关系，今天我要提出的这个公式就恰好能解决这个问题。下面这个公式是我们熟知的：
&& （其中g为地面附近的重力加速度）
&&& 将这个公式稍作变形，得出了这样一个公式：
&&& 这个公式被称为“黄金代换”公式，有了它，只要题目中g和R是已知的，就基本可以把问题解决了。
&&& 下面，就用这个方法来分析一道典型的题型。
&&& 一载人飞船绕地球飞行了五圈之后，由椭圆轨道变为圆形轨道。此轨道距地面高度为342km。已知地球半径R为6.73×10³km，地面处的重力加速度g=10m/s²。求周期T（结果保留两位有效数字）。
&&& 解析：由 ，得 ，
就如我上面所说，G和M都是未知的，此题看起来毫无思路，无从下手。现在就可以用到了上面所说的黄金代换式—— 来解决问题了，将式中的GM替换后的式子为 ，题目一下子变得很容易，最后把数值代入即可。
&&& 很多同学在学习物理时，都可以熟练的背诵公式，甚至于烂熟于心。可是一旦真正的拿到试卷，看到试题，又会变得无从下手。这就是不会把理论应用到实际中去。其实，好多时候，是学生自己给自己心理压力，形成心理障碍。所以，这个时候，找到一些恰当的方法进行引导，让学生可以独立轻松地完成某个试题，某种类型的试题，这样，日积月累，学生就会逐渐克服这种心理障碍。由觉得“物理真的好难”转变为“物理也很简单”的思维定式。就像上边一道题，看似很复杂，解起来毫无头绪，把一个公式代入其中，题目一下子变的十分简单，解题省了不少时间。由此道题可以看出，物理问题有时候也没有那么难，掌握适当的方法，把脑海中的各个公式灵活运用，随时调动，随时替换，这不失为解决物理问题的一大秘籍。
&&& 此外，在“万有引力与天体运动”问题中，还要时时记住一个思想——能量守恒思想。
现在能量守恒已经普遍被人们认同了，能量不会凭空产生，也不会凭空消失。只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。天体运动同样遵循能量守恒定律，所以有时解决这类问题，还要和能量知识相结合。
&&& 提到国际空间站，很多人可能都会觉得很神秘，认为这是专供美俄等国家进行科研和实验的。下面这就以在地球大气层上空绕地球飞行的这个人造天体来命题。
&&& 设空间站离地面高度为h′，从该空间站上直接发射一颗质量为m的小卫星，使它到达地球同步卫星轨道后正常运行。则此小卫星在离开空间站时必须具有多大的动能？（已知万有引力恒量为G，地球质量M，地球半径为R，自转角速度为ω。）
&&& 解析：看到这个题，脑海中首先要明确一点：卫星是机械能守恒的，入轨过程只有万有引力在做功。
&&& 由 得出，卫星在空间站上动能为
如果规定物体在离地球无穷远处势能为零，则质量为m的物体离地心距离为h时，具有的万有引力势能可表示为 ，
所以此卫星在空间站上的万有引力势能为
&&& 机械能为 ，
&&& 同步卫星在轨道上正常运行时 ，
&&& 得出轨道半径
&&& 由上可得出同步卫星的机械能 ，
&&& 卫星运动过程中机械能守恒，所以离开空间站的卫星的机械能为E，
&&& 设离开空间站时卫星的动能为 ，
&&& 此外，在“万有引力与天体运动问题”中还有许多比较突出的问题，比如大家要熟练掌握一个公式 ，有了这个公式并加以熟练运用，一大部分习题便可以轻轻松松的迎刃而解了。
&&& 通过讲解上边两道典型题目，不是要求同学们对“万有引力及天体运动”有一个全面全方位的了解，而是旨在告诉同学们要在平时的学习中，及时发掘解题技巧，化繁为简，拓宽解题思路。明确每一大部分里的主要知识点。比如解决传送带摩擦力的问题时，就要知道，这类题包括三个模型：从无到有、从动到静，从动到动，看到这类题的时候，首先明确它到底是属于哪一种，再解题，不仅解题时间短，而且错误率会大大减少。言归正传，看到“万有引力与天体运动问题”后，首先看它是变轨问题、临界问题、追击问题还是双星问题。不同的题，有不同的侧重点，有各自不同的需要考察学生的点。平时学习中，要注意总结，注意寻找适合每种题型的解题思路。这样，才可以达到事半功倍的效果！
2012第十一期& 数理化学习 高中版
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