天体运动中的能量问题难点突破一、考点突破知识点考纲要求题型分值能量守恒定律天体运动中的能量守恒的理解用能量守恒定律分析卫星的变轨问题选择题4~6 分二、重难点提示理解卫星变轨中的能量转化。当绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的轨道半径 r 确定后，与之对应的卫星线速度、角速度、周期等也都是唯一确定的。对于已知质量的卫星，它与轨道半径 r 对应的卫星的动能 Ek、引力势能 Ep和总机械能 E 机也是唯一确定的。一旦卫星发生了变轨，即轨道半径 r发生变化，上述所有物理量都将随之变化，从而引发了一系列关于变轨的问题。高中物理中，主要涉及两类人造卫星的变轨问题。一、轨道的渐变由于某个因素的影响使原来做匀速圆周运动的卫星的轨道半径发生缓慢的变化（逐渐增大或逐渐减小），由于半径变化缓慢，卫星每一周的运动仍可以看作是匀速圆周运动。解决此类问题，首先要判断这种变轨是离心还是向心，即轨道半径 r 是增大还是减小，然后再判断卫星的其他相关物理量如何变化。如：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，无论轨道多高，都会受到稀薄大气的阻力作用。如果不及时进行轨道维持（即通过启动星上小型发动机，将化学能转化为机械能，保持卫星应具有的状态），卫星就会自动变轨，偏离原来的圆周轨道，从而引起各个物理量的变化。这种变轨的起因是阻力。阻力对卫星做负功，使卫星速度减小，卫星所需要的向心力减小了，而万有引力的大小没有变，因此卫星将做向心运动，即轨道半径 r 将减小。从而导致卫星线速度 v 将增大，周期 T 将减小，向心加速度 a 将增大，动能 Ek将增大，势能 Ep将减小；因有部分机械能转化为内能（摩擦生热），卫星机械能 E 机将减小。为什么卫星克服阻力做功，动能反而增加了呢？这是因为一旦轨道半径减小，在卫星克服阻力做功的同时，万有引力（即重力）将对卫星做正功。而且万有引力做的正功远大于克服空气阻力做的功，外力对卫星做的总功是正的，因此卫星动能增加。根据 E 机=Ek+Ep，该过程引力势能的减少总是大于动能的增加。又如：有一种宇宙学的理论认为在漫长的宇宙演化过程中，引力常量 G 是逐渐减小的。如果这个结论正确，那么环绕星球将发生离心现象，即环绕星球到中心星球间的距离 r 将逐渐增大，环绕星球的线速度 v 将减小，周期 T 将增大，向心加速度 a 将减小，动能 Ek将减小，势能 Ep将增大。二、轨道的突变因技术上的需要，在发射过程中有时需要多次改变卫星的轨...
