人造衛(wèi)星的重力勢能怎么算

熱心網(wǎng)友：一、萬變不離其宗，掌握一個“金字塔”人造衛(wèi)星的問題涉及的關(guān)系較多，如衛(wèi)星線速度同軌道半徑的關(guān)系，周期同半徑的關(guān)系，求人造衛(wèi)星（天體）質(zhì)量等問題。在復(fù)習(xí)時應(yīng)注意到衛(wèi)星的題目雖然千變?nèi)f化，但是有兩點卻是最基本的不變的關(guān)系：（1）萬有引力作為向心力。因此必須明確，只要看到有關(guān)衛(wèi)星（天體）的題目，均可視其作勻速圓周運動，衛(wèi)星（天體）必然受到向心力，向心力是由萬有引力提供的，即抓住公式：，進而結(jié)合向心加速度的不同表達式，推導(dǎo)出已知量與未知量的關(guān)系。（2）若題目告訴星球表面重力加速度，解題時要利用另一個結(jié)論：在星球表面物體受到重力與星球?qū)π乔虮砻嫖矬w萬有引力大小近視相等。即抓住公式：，推導(dǎo)出星球質(zhì)量、星球半徑與星球表面加速度的關(guān)系。綜上所述：我們可用一個“金字塔”直觀地表達這兩個關(guān)系，如圖1所示。只要能將此金字塔理解，并能靈活應(yīng)用，就會對這些問題迎刃而解。二、在討論衛(wèi)星問題時，弄明白幾個疑點問題1．人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與環(huán)繞速度有何區(qū)別？我們知道，地球上的任何物體都要受到地球?qū)λ娜f有引力的作用，要把人造地球衛(wèi)星從地面發(fā)射進入一定的軌道而繞地球運行，必須使人造衛(wèi)星克服地球?qū)λ艽蟮娜f有引力，也就是發(fā)射時必須使人造衛(wèi)星具有一定的動能，即具有一定的速度，這個速度就是人造衛(wèi)星的發(fā)射速度。越要使人造衛(wèi)星在遠聲地球的軌道上運行，那么人造衛(wèi)星為克服地球?qū)λ娜f有引力而做的功越多，人造衛(wèi)星應(yīng)該具有的能量就越大，也就是說人造衛(wèi)星的發(fā)射速度應(yīng)越大。當(dāng)人造衛(wèi)星進入一定的軌道而繞地球運行時，人造衛(wèi)星的運行速度就是人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度，這個速度可應(yīng)用地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的萬有引力提供人造衛(wèi)星繞地球作畫周運動的向心力而確定，有簡得。人造衛(wèi)星越在遠離地球的軌道上運行，人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度就越小。從能量的轉(zhuǎn)化和守恒的角度，欲使人造衛(wèi)星進入遠離地球的軌道上運行，發(fā)射速度應(yīng)當(dāng)越大，其發(fā)射時動能應(yīng)越大，用來克服地球?qū)λ娜f有引力而做的功越多，人造衛(wèi)星獲得重力勢能就越大，人造衛(wèi)星運行時的動能就越小，其環(huán)繞速度就越小，也就是人造衛(wèi)星發(fā)射時的動能大部分轉(zhuǎn)變成了其重力勢能，只有少部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗽煨l(wèi)星繞地球運行時的動能。2．衛(wèi)星在轉(zhuǎn)換軌道過程中機械能是否守恒？衛(wèi)星速度減小，能自行進入半徑更大的軌道嗎？根據(jù)，即衛(wèi)星做圓周運動的線速度與軌道半徑是一一對應(yīng)的，所以確定的圓軌道上運行的衛(wèi)星其動能和重力勢能是確定的，不同圓軌道上運行的衛(wèi)星的機械能是不同的，上面已討論機械能隨半徑的增大而增大，所以衛(wèi)星運轉(zhuǎn)的半徑越大，發(fā)射所需的能量越大，發(fā)射就越困難。因此，衛(wèi)星轉(zhuǎn)換軌道，一定是在外力作用下完成的。如高空運行的衛(wèi)星受稀薄空氣的影響，將損失一些機械能，如不及時補充和校正，將會從高軌道逐漸移向低軌道；如果要使軌道的半徑增大，就得通過外力克服引力做功，使衛(wèi)星機械能增加才能達到目的。所以，衛(wèi)星運行的軌道半徑改變了，其機械能一定改變。如果衛(wèi)星速度減小了，將因動能減小引起機械能減少而落入對應(yīng)的低軌道運行，絕不可能自行移到高軌道上去，因此判斷衛(wèi)星軌道的變化情況不能單純以為依據(jù)，而應(yīng)同時考慮能量情況。例如，在某一軌道上做圓周飛行的航天飛機，要想追上另一高軌道上圓周運行的航天器，就需在低軌道加速，再向高軌道飛行，飛行過程中因加速增加的動能再逐漸轉(zhuǎn)化成重力勢能，使速度最終減小到對應(yīng)高軌道上所需數(shù)值。3．地球同步衛(wèi)星如何發(fā)射？為何總是定點在赤道上空，也即其軌道平面為何一定在赤道平面內(nèi)？從近幾年的高考試題來看，考查有關(guān)地球同步衛(wèi)星的題目較多。地球同步衛(wèi)星的題目主要涉及到發(fā)射問題以及定軌道、定周期、定高度的問題。以下對這些問題進行討論：　　　　同步衛(wèi)星的發(fā)射，先是將同步衛(wèi)星送至近地軌道運行，運行狀態(tài)穩(wěn)定后在近地軌道上適當(dāng)?shù)奈恢茫ㄟ^自動裝置啟動衛(wèi)星上的發(fā)動機并調(diào)整方向，使衛(wèi)星做橢圓軌道運動，橢圓軌道的遠地點距地心的距離等于同步軌道半徑，達到同步軌道后再進行速度和方向的調(diào)整，就可使衛(wèi)星進入同步軌道運行，如圖2所示。同步衛(wèi)星指定位于赤道上空一定高度上環(huán)繞地球做圓周運動的航天器，其運動周期和角速度都等于地球自轉(zhuǎn)周期和角速度，所以相對地球靜止不動，與地球運動同步。物體可在地球表面不同緯度處隨地球自轉(zhuǎn)運動，但衛(wèi)星同步軌道只能在赤道平面內(nèi)確定的高度處。假設(shè)衛(wèi)星處在如圖3所示的軌道上，將因向心力沒有指向地球中心而使萬有引力產(chǎn)生“重力”，最終將衛(wèi)星移動在赤道平面內(nèi)運動。三、注重學(xué)科間知識的滲通、交叉和結(jié)合隨著高考改革，理科綜合高考卷中，學(xué)科間綜合有所加強，因此要求我們在教學(xué)中必須充分利用學(xué)科間知識的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力，要關(guān)注學(xué)科間知識的滲透，讓學(xué)生學(xué)會一門或多門知識，全方位，多角度地去認識自然現(xiàn)象，使之具有整體觀念?？傊?，通過對歷年高考試題的分析和分類，使學(xué)生掌握一個“金字塔”，弄明白幾個疑點問題，注重學(xué)科間知識的滲透，無論是對提高物理教學(xué)質(zhì)量還是對搞好高考復(fù)習(xí)都有一定的幫助。

熱心網(wǎng)友：不是..樓上的不懂不要亂說..人造衛(wèi)星越遠重力勢能越大？如果是的話那我請問，它都離地球那么遠了，幾乎處于懸空了，地球?qū)λ奈梢院雎圆挥浟?，那何來重力勢能呢? 在這里人造衛(wèi)星的重力勢能應(yīng)該和他本身的重量，遠行速度，萬有引力的大小有關(guān)系

熱心網(wǎng)友：是啊

熱心網(wǎng)友：重力勢能EP=mgh 但是重力加速度卻在變。能量守恒，機械能減去動能。

熱心網(wǎng)友：重力勢能是個相對的量 需要找個參照 那個衛(wèi)星是以地面為參照還是別的？還有一點是確定的，那就是“人造衛(wèi)星越遠重力勢能越大”是錯誤的。你的問題提得條件不充分

熱心網(wǎng)友：說錯了,應(yīng)該先要算出重力加速度