2019_2020学年新教材高中物理科学思维系列一__卫星变轨及飞船对接问题新人教版必修第二册

【知识点详解】 1. **卫星变轨原理**：卫星变轨是通过调整卫星的速度来改变其轨道形状或高度。在地球赤道上顺着地球自转方向发射卫星，能节省能量。在A点加速进入椭圆轨道，B点(远地点)再次加速可进入更高轨道，如圆轨道Ⅲ。 2. **卫星变轨分析方法**： - **速度分析**： - **速度关系**：卫星在圆轨道上速度满足`v = \sqrt{\frac{GM}{r}}`。 - **椭圆轨道近地点和远地点**：近地点速度大于圆轨道速度，远地点速度小于圆轨道速度，因为万有引力需克服或增加向心力。 - **开普勒第二定律**：卫星在椭圆轨道上，从近地点到远地点，速度逐渐减小。 3. **加速度分析**：卫星在任意轨道上，只受万有引力时，加速度`a_n = \frac{GM}{r^2}`，与距离平方成反比。 4. **飞船对接问题**： - **低轨道飞船与高轨道空间站对接**：低轨道飞船通过加速进入椭圆轨道，追上高轨道空间站进行对接。 - **同一轨道飞船与空间站对接**：飞船先减速降低轨道，再加速回到原高度，与空间站速度匹配完成对接。 5. **相关实例分析**： - **嫦娥三号案例**： - **环月轨道变化**：从圆轨道变椭圆轨道需减速，反之需加速。 - **速度变化**：从远月点P到近月点Q，加速度增大，速度也增大。 6. **变式训练解析**： - 变式训练1：根据圆轨道信息可以计算月球质量但无法得知密度，P点变轨需减速，圆轨道P点加速度等于椭圆轨道P点加速度。 - 变式训练2：在P点变轨需加速，Q点变轨需减速，近地圆轨道速度大于同步轨道速度，椭圆转移轨道的近地点速度大于远地点速度。 - 变式训练3：P点变轨需减速，Q点变轨需加速，近地轨道周期小于同步轨道周期，椭圆轨道近地点速度大于远地点速度和同步轨道速度。 这些知识点涵盖了高中物理中的天体运动部分，特别是卫星轨道调整和飞船对接的基本原理和分析方法，对理解天体物理学的基础概念和应用具有重要意义。