随着我国“神舟”号宇宙飞船的五次发射和回收成功,宇宙飞船和人造地球卫星问题再度成为中学物理教学的一个亮点,相信它也将成为“3+X”高考的一个热点。笔者在教学过程中发现,很多学生对卫星的变轨问题认识比较模糊,特别是对变轨时涉及到的几个速度大小区分不清。本文就如何区分这几个速度大小问题作深入分析。如图1所示,发射地球同步卫星时,先将卫星发射到近地圆轨道1,然后经点火使其沿椭圆轨道2运动,最后再次点火将卫星送入同步圆轨道3。其中,轨道1、2相切于A点,轨道2、3相切于B点。质量为m的人造卫星在轨道1上运行时,轨道半径的r1,速率为V1;在轨道3上运行时,速率为V3,轨道半径为r3。卫星若要从轨道1到轨道3上运行,必须经过两次变轨,第一次从圆轨道1变到椭圆轨道2上;第二次是从椭圆轨道2变到圆轨道3上。设卫星在椭圆轨道2上运行到A、B两点时的速率分别为VA、VB。
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