2016高考物理模型变轨模型_生活中的物理-查字典物理网

变轨模型是卫星由于某种原因从一轨道运动到另一轨道，变轨前后卫星运行的轨道半径发生变化，卫星运行的速度、角速度、加速度、能量等相应也发生变化.当卫星在稳定运行时，万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力，如果卫星在稳定轨道上运行时向心力发生变化，那么卫星就会偏离原轨道运动，从而做离心或向心运动.常见的卫星变轨有轨道渐变和轨道突变两种.

1.卫星轨道的渐变

卫星在运行过程中，会受到外界因素的影响，使卫星的轨道缓慢地发生变化，即轨道逐渐增大或逐渐减小，在卫星轨道逐渐变化的过程中，仍然可以将卫星在每一轨道上的运动看成是匀速圆周运动.分析这类问题的关键是要判断出卫星是做离心运动还是向心运动，分清卫星运行的轨道半径是变大还是变小.

2.卫星轨道的突变

在发射卫星的过程中，为使卫星在很短的时间内从一轨道变轨到某一预定轨道，需要启动发动机.现在我国已发射“神舟号”飞船、“嫦娥号”卫星、“萤火一号”火星探测器、“天宫一号”目标飞行器等都需要经过变轨才到达预定的轨道，这种变轨一般都可以看成是突变.有时，在卫星的发射过程中，需要多次变轨，即需要多次启动发动机使卫星轨道发生突变.

3.卫星变轨的特点

(1)卫星在轨道上某点开始加速，向心力大于地球与卫星之间的万有引力，卫星做离心运动，达到另一稳定轨道后继续做圆周运动.由于变轨前的轨道半径r1小于变轨后的轨道半径r2，则变轨后卫星的运行速度v2小于变轨前卫星的运行速度v1.

(2)变轨前后，卫星的机械能一般会发生变化.卫星从低轨道变轨到高轨道，必须点火使卫星加速，而卫星在高轨道上运行时，运行速度减小，则动能减小，重力势能增加.由于点火使卫星变轨，变轨前后的机械能不守恒.

(3)在处理变轨的试题时，出错的原因有：不清楚变轨的实质，对卫星运行的规律和变轨前后的能量关系理解模糊，

模型1 考查变轨前后速度的变化问题

要判断变轨前后速度的变化问题，首先是要分析轨道半径的变化，即卫星是从高轨道变轨到低轨道，还是从低轨道变轨到高轨道;然后再利用万有引力定律和向心力公式判断速度的变化.

模型2 考查变轨前后周期、角速度和能量的变化问题

判断加速度、周期、角速度和能量变化问题的前提是判断轨道半径的变化，然后再根据等式

分析问题.对于能量问题，要知道卫星从低轨道变到高轨道运行时需要点火使卫星加速，变轨后卫星的速度变小，动能变小，重力势能变大，总的机械能变大.

模型3 考查变轨前后的失重问题

卫星、飞船等在高空中运行时，运行的向心力由万有引力提供，即万有引力全部提供卫星、飞船等做匀速圆周运动的向心力，因此，高空运行的物体处于失重状态.卫星、飞船等从一轨道运动到另一轨道时，卫星、飞船等上的物体都处于失重状态.

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