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高中物理人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球運動的問題中,變軌問題屬于難懂的問題之一。 通常的解決方法是:根據(jù)實際受力、與需要受到的力,即“供需關(guān)系”來確定衛(wèi)星做離心運動或向心運動,進(jìn)而確定在變軌過程中是加速還是減速。這種辦法,教學(xué)中總感覺好像牛頓定律“時而有效,時而失效”。過程繁瑣,極易出錯。 借用數(shù)學(xué)中“曲率半徑”這個知識點,對變軌問題可以相對輕松的解決。 實際上高中教材中《圓周運動》一章對曲率半徑已有所體現(xiàn),只不過沒有明說。教材原文如下:
“曲率半徑”呼之欲出 ,在不涉及運用高等數(shù)學(xué)求導(dǎo)方法定量計算曲率半徑的情況下,可在原文中稍微深入一下?!扒拾霃健笨衫斫鉃槊恳恍《螌?yīng)的圓周的半徑,曲線越平緩,"曲率半徑"越大,反之越小。如此一來,任何曲線運動都可分解為圓周運動,牛頓第二定律即可順利運用。 變軌問題的“曲率半徑”解釋:在某點由“小軌道”變?yōu)椤按筌壍馈睍r,向心力由萬有引力提供,向心力不變,“曲率半徑”增大,則衛(wèi)星需要加速;反之,減速。 解決此類問題,需要一雙慧眼,看清曲線是變平緩還是變得更加彎曲,找出向心力來源,運用牛頓第二定律即可解決。 |
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