理解天體運動知識 清除天體問題障礙

浙江 成金德

人類對浩瀚的宇宙充滿了各種夢想，隨著科學技術的發展，探尋廣袤宇宙的奧秘正在逐步實現。天體運動在力學中占有重要地位，要求學生熟練運用牛頓第二定律、萬有引力定律、勻速圓周運動分析以及探討天體的運動規律，解決此類問題學生需要對天體的運動構建模型，這對學生來說是一個難點。為解決此類難題，下面就有效復習天體運動的知識作以下探討。

一、理解知識要點

1.三個要點

(1)一個定律

適用條件：嚴格地說公式只適用于質點間的相互作用，當兩個物體間的距離遠遠大于物體本身的大小時，公式也可以近似使用，但此時r應為兩物體重心間的距離。對于均勻的球體，r是兩球心間的距離。

(2)一個模型

(3)一顆衛星

與地球自轉同步，相對于地球表面靜止的衛星，叫做同步衛星。其特點為六個“一定”：

①軌道平面一定。同步衛星繞地球旋轉的軌道平面一定與地球的赤道面重合。

②周期一定。同步衛星的運行方向與地球自轉方向一致，同步衛星的運行周期與地球的自轉周期相同，即T=24 h。

2.三大關系

(1)天體的繞行速度、角速度和周期與半徑的關系

(2)運行速度、發射速度和宇宙速度間的關系

發射速度是指衛星隨火箭一起上升過程結束后與火箭分離時的速度；運行速度是指衛星在空中繞地球正常運行時的速度；宇宙速度是三個特定的臨界發射速度，如果以第一宇宙速度發射衛星時，衛星將繞地球表面運行。

宇宙速度是衛星做各種軌道運動的臨界發射速度，它的數值是確定的；……