?高考物理全歸納——模型專題
在高中物理教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識、理解和建立“物理模型”，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力的有效途徑。
一、什么是物理模型
自然界中事物與事物之間總是存在著千絲萬縷的聯(lián)系，并都處在不斷的變化之中。面對復(fù)雜多變的自然界，進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)，總是遵循這樣一條重要的原則，即從簡到繁，先易后難，循序漸進(jìn)，逐次深入。
物理模型有三個類型：（1）物理研究對象的理想化（對象模型）；（2）物理?xiàng)l件的理想化（條件模型）；（3）物理過程的理想化（過程模型）
二、為什么要建立物理模型
1、幫助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法 2、落實(shí)“過程與方法”的教學(xué)目標(biāo)
3、提高學(xué)生解決問題能力
三、如何幫助學(xué)生的建立物理模型
（一）提高認(rèn)識，重視過程：
對研究對象建立理想的物理模型和在研究物理過程中選擇最簡單的物理模型，在教學(xué)中是經(jīng)常涉及到的，但學(xué)生總不能從中得到啟示。
（二）概括總結(jié)，觸類旁通：
新課程提出高中階段應(yīng)給學(xué)生更多的空間，讓學(xué)生較獨(dú)立地進(jìn)行科學(xué)探究，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究、自主學(xué)習(xí)、自已解決問題的能力。


第25講 衛(wèi)星變軌、發(fā)射、回收、空間站對接及其能量問題

1．（全國高考）我國“嫦娥一號”探月衛(wèi)星發(fā)射后，先在“24小時(shí)軌道”上繞地球運(yùn)行（即繞地球一圈需要24小時(shí)）；然后，經(jīng)過兩次變軌依次到達(dá)“48小時(shí)軌道”和“72小時(shí)軌道”；最后奔向月球。如果按圓形軌道計(jì)算，并忽略衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則在每次變軌完成后與變軌前相比，（　?。?br /> A．衛(wèi)星動能增大，引力勢能減小
B．衛(wèi)星動能增大，引力勢能增大
C．衛(wèi)星動能減小，引力勢能減小
D．衛(wèi)星動能減小，引力勢能增大
【解答】解：人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)萬有引力提供向心力，設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m、軌道半徑為r、地球質(zhì)量為M，有
F＝F向
故
GMmr2=mv2r=mω2r＝m（2πT）2r＝ma
解得
v=GMr①
T=2πrv=2πr3GM②
a=GMr2③
根據(jù)題意兩次變軌分別為：從“24小時(shí)軌道”變軌為“48小時(shí)軌道”和從“48小時(shí)軌道”變軌為“72小時(shí)軌道”，則結(jié)合②式可知，在每次變軌完成后與變軌前相比運(yùn)行周期增大，運(yùn)行軌道半徑增大，運(yùn)行線速度減小，所以衛(wèi)星動能減小，引力勢能增大，D正確。
故選：D。


一.必備知識
1.衛(wèi)星變軌的基本原理
當(dāng)衛(wèi)星開啟發(fā)動機(jī)，或者受空氣阻力作用時(shí)，萬有引力不再等于衛(wèi)星所需向心力，衛(wèi)星的軌道將發(fā)生變化。如圖所示。
(1)當(dāng)衛(wèi)星的速度增加時(shí)，Gm，即萬有引力大于所需要的向心力，衛(wèi)星將做近心運(yùn)動，脫離原來的圓軌道，如果速度減小很緩慢，衛(wèi)星每轉(zhuǎn)一周均可看成做勻速圓周運(yùn)動，經(jīng)過一段時(shí)間，軌道半徑變小，當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入新的軌道運(yùn)行時(shí)，由v＝ 可知其運(yùn)行速度比在原軌道時(shí)大。例如，人造衛(wèi)星受到高空稀薄大氣的摩擦力，軌道高度不斷降低。
2．衛(wèi)星的發(fā)射與回收原理
衛(wèi)星軌道的突變：由于技術(shù)上的需要，有時(shí)要在適當(dāng)?shù)奈恢枚虝r(shí)間內(nèi)啟動飛行器上的發(fā)動機(jī)，使飛行器軌道發(fā)生突變，使其進(jìn)入預(yù)定的軌道。如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時(shí)，可以分多過程完成：

(1)先將衛(wèi)星發(fā)送到近地軌道Ⅰ，使其繞地球做勻速圓周運(yùn)動，速率為v1。
(2)變軌時(shí)在P點(diǎn)點(diǎn)火加速，短時(shí)間內(nèi)將速率由v1增加到v2，這時(shí)m，變軌到低軌道，最后在橢圓軌道的近地點(diǎn)處返回地面。發(fā)射或回收示意圖如下：

空間站對接示意圖如下：


3．衛(wèi)星變軌時(shí)三類物理量的定性比較
(1)速度：設(shè)衛(wèi)星在圓軌道Ⅰ、Ⅲ上運(yùn)行時(shí)的速率分別為v1、v4，在軌道Ⅱ上過P、Q點(diǎn)時(shí)的速率分別為v2、v3，在P點(diǎn)加速，則v2>v1；在Q點(diǎn)加速，則v4>v3。又因v1>v4，故有v2>v1>v4>v3。
(2)加速度：因?yàn)樵赑點(diǎn)不論從軌道Ⅰ還是軌道Ⅱ上經(jīng)過，P點(diǎn)到地心的距離都相同，衛(wèi)星的加速度都相同，設(shè)為aP。同理，在Q點(diǎn)加速度也相同，設(shè)為aQ。又因Q點(diǎn)到地心的距離大于P點(diǎn)到地心的距離，所以aQ

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