【思路分析】开普勒定律是对太阳系统而言,但也适用于地球的卫星系统,所以可利用开普勒第二定律进行计算.
【答案】卫星近地点和远地点在△t内扫过面积分别为
R Θ1
【类题总结】利用开普勒第二定律解题时,求扫过的面积,可根据所学数学知识灵活求解。
【例3】有一个名叫谷神的小行星质量为m=1.00×1021kg,它的轨道半径是地球绕太阳运动的轨道半径的2.77倍,求它绕太阳一周所需要的时间。
【思路分析】绕太阳一周所需要的时间便是一个周期,因此可用开普勒第三定律求解此题。
【答案】假设地球绕太阳运动的轨道半径为R,则谷神绕太阳运动的轨道半径为R=2.77R0。
已知地球绕太阳运动的运动周期为T0=365天。
即T0=31536000s。
依据 =k可得:对地球绕太阳运动有:
对谷神绕太阳运动有:
联立上述两式解得:
将R=2.77R0代入上式解得
T =
【类题总结】解决行星运动问题,地球公转周期是一个很重要的隐含条件.可以将太阳系中的其他行星和地球公转周期、公转半径相联系,再利用开普勒第三定律求解。
【例4】飞船沿半径为R的圆周绕地球运动,其周期为T,如果飞船要返回地面,可在轨道上的某一点A处,将速率降低到适当数值,从而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动,椭圆和地球表面在B点相切,如图7-1-5所示.如果地球半径为R,求飞船由A点到B点所需的时间.
【思路分析】由开普勒第三定律知,飞船绕地球做圆周(半长轴和半短轴相等的特殊椭圆)运动时,其轨道半径的三次方跟周期的平方的比值,等于飞船绕地球沿椭圆轨道运动时,其半长轴的三次方跟周期平方的比值。
【答案】飞船椭圆轨道的半长轴为 ,设飞船沿椭圆