试论万有引力定律在卫星运动中的应用

刘艳丽

包头服务管理职业学校

试论万有引力定律在卫星运动中的应用

刘艳丽

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万有引力定律是力学中的重要定律，能够在研究运动规律过程中发挥重要作用。而在研究卫星运动的过程中，需要合理借助万有引力定律的作用。因此，本文主要分析了万有引力定律的内容，并且介绍了黄金代换理论，分析了万有引力定律在卫星运动中的应用的合理对策，从而有助于积极发挥万有引力定律的作用，促进我国天文研究的发展。

万有引力定律；卫星运动；应用

前言

作为物理学中的重要定律内容，万有引力定律在物理学中得到了积极地运用。首先，可以直接运用这一定律内容，能够借助加速度表达式的形式来解决问题；或者还可以借助对其结论内容的运用，能够积极发挥重要的作用。而笔者主要针对万有引力定律在卫星运动的合理应用，提出了相应的意见与举措，从而能够为我国卫星运动的研究做出合理的贡献。

一、万有引力概述

作为天体部分中的中心内容，万有引力定律F=GMm/r2的学习，需要从其本质内容出发。对于公式中的G来说，是万有引力的常量，而M、m则为产生万有引力的两个不同物体的质量；而对于r来说，则为两个物体间的距离。而在天体问题中，需要将r作为两个天体间的球心距，而这一观点很容易受到一定的忽视。因此，应该积极思考与分析万有引力定律的内容，才能使其在卫星运动中得到积极地运用［1］。

二、黄金代换

对于万有引力来说，是其重力的主要来源。另外，万有引力能够为地球表面提供相应的向心力，而且通过计算的方式可能会取得较小的结果。大多数的万有引力需要提供相应的重力。当前，万有引力等于重力，也就是。而其中的M则为地球质量，m则为地球上物体质量，R为地球的半径，g则为地球表面重力加速度［2］。而通过上面的式子能够得到GM=gR2，这就是所谓的黄金代换。在解决关于重力加速度的类型题过程中，都需要合理借助重力加速度的形式，能够对问题的解决提供积极的帮助。

三、万有引力定律在卫星运动中的合理应用

万有引力定律的结论，具有一定的应用特征，在解决问题的过程中，可以直接运用这一结论内容，能够节省一定的时间。另外，通过万有引力定律可以对天体质量进行估算。在分析万有引力向心力表达式的过程中，能够发现表达式与天体质量无关，而与中心天体质量有一定的关联。而天体质量的表达式可以这样表达出来，即M=，而v=wr可以通过借助v和w的形式来表达r，或者也可以借助r的形式表达v、w。因此，在对天体运动物理量的过程中，可以任意选择两个物理量，而且都能将中心天体质量计算出来。而在有w的表达式中，可以借助T的形式来表示，而且已知天体质量，能够求得天体的密度。通过M=pv，因此可以将天体密度的表达式，从而有助于解题与发展。万有引力属于力学中的重要定律内容，在应用过程中主要有两种基本思路。首先，如果在地面附近，那么万有引力则与物体的重力相等［3］。也就是F引=mg，而这主要针对与重力加速度有关的问题进行解决。而另一思路则是将天体运动与匀速圆周运动相比较，而且需要的向心力则要借助万有引力的形式。也就是，在运用过程中应该从题目中的信息出发，选择正确的公式来进行计算等。

三种宇宙速度中，具有第一宇宙速度的卫星，有比较明显的特征。即轨道半径与地球的半径R相等。因此，可以从。另外，借助黄金代换的形式，GM=gR2，还可以写为v=gR.对于第一宇宙速度的定义来说，能够在不同的星球中应用。而只要星球的卫星能够进行圆周运动，就能够运用第一宇宙速度的表达式，而对于M、R来说，主要是星球的质量与半径。因此，针对前面的结论，速度最大，那么就需要卫星发射过程中需要一定的功，因此发射比较容易的则为拥有第一宇宙速度的卫星。而第一宇宙速度也称作最小发射速度。

除此以外，还有另外一种卫星形式，地球同步卫星。主要就是卫星的运行周期与地球的自转周期相同。但是，所有的卫星都是围绕着地心作为自身的轨迹进行运行。所以，地球同步卫星一定在赤道上空。另外，T属于确定的数值，而根据万有引力能够得到向心力的表达式。

再有，就是变轨问题。由于卫星的发射具有复杂的过程。而卫星并不是立即达到相应的预定轨道，而需要通过几次变轨的形式，才能达到相应的目的地。此外，针对双星问题的解决需要注重两方面的问题，首先轨道半径之和应该与卫星间距离相等。由于向心力的来源是相同的，主要是两颗星间的万有引力。对于前面的L与后面的r存在着一定的差异。而通过对比两个式子后，能够得到，而通过两个式子相加的形式，能够得到质量和与L的关系，从而有助于问题的解决。因此，应该加强对万有引力定律的研究，能够在卫星运行中进行合理运用；而在教学过程中，应该重视万有引力定律的作用，对其进行合理分析与运用，能够有效促进学生解题能力的提升，从而能够为对卫星运动的研究做出相应的贡献。

结论

综上所述，作为比较重要的物理定律内容，万有引力涉及到的公式比较多，而且变式方面存在着一定的复杂性，需要一定的计算，以及相应的想象力。因此，在研究与应用过程中，应该积极从万有引力定律自身的内容出发，对其进行合理分析，还可以对其结论进行科学运用，能够对一些关于天体质量问题的解决提供积极的帮助。总之，在合理应用万有引力的过程中，应该积极简化相应的公式与模型，需要通过不断地实践的探索，积累一定的经验与教训，能够为万有引力定律的研究做出积极的贡献，促进卫星运动研究工作的发展，为我国天文事业的研究与发展提供积极的帮助。

［1］肖丽蓉.万有引力定律在应用中要明确的两类问题［J］.湖南中学物理，2010，（04）：33-35.

［2］朱彤.万有引力理论的辉煌成就及其存在的局限［J］.辽宁师专学报（自然科学版），2010，（03）：82-83.

［3］秦朝银，王镭.利用万有引力定律解决十大类问题［J］.数理化学习（高三版），2014，（12）：126-127.