《高一物理下学期知识点》专题14 一般人造卫星，同步卫星（原卷版）

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一般卫星，同步卫星
一 知识导图
二 重难点分析
重难点 1、（一）静止在地面上的物体
由于地球的自转，物体随地球绕地轴在纬度圆平面内做圆周运动，万有引力 F引的一个分力提供向心力 F向，
另一个分力即物体的重力 mg 与地面的支持力 FN相平衡,即地面上物体所受万有引力可分解为重力和使物体
随地球转动的向心力，重力只是万有引力的一个分力。
当 物 体 位 于 赤 道 上 时 ， r=R ， 各 力 处 于 同 一 直 线 上 ， 向 心 力 达 到 最 大 ， 重 力 最 小 :
mg=F引−F向=GmM
R2−mR ω
02
； 当 物 体 位 于 两 极 上 时 ， r=0, 重 力 等 于 万 有 引 力 而 达 到 最 大 ：
1
mg=GmM
R2
。
从赤道到两极，物体所需向心力减小、重力增大，只在两极点处重力才等于万有引力，其他位置都不能说
重力就是万有引力。但由于地球自转角速度
ω
极小，
mR ω
02<< GMm
R2
，故在忽略地球自转时常近似认为
mg=GmM
R2
。
重难点 2绕地运动的物体
物体在离地一定高度 h处绕地球运转时，物体的圆周运动是相对于地心的运动而不是相对地面的运动，故
地球的自转对物体的圆周运动不产生影响，此时地球对物体的万有引力提供向心力，重力、万有引力、向
心力三位一体：
mgh=GmM
(R+h)2=m(R+h)ω2
。
四、万有引力的应用
重难点 3 利用万有引力定律解决卫星运动的一般思路
1.一个模型
天体(包括卫星)的运动可简化为质点的匀速圆周运动模型．
2.两组公式
G＝m＝mω2r＝mr＝ma
mg＝(g为星体表面处的重力加速度)
重难点 4、卫星的可能轨道
(如图所示)卫星的轨道平面一定过地球的地心
2
重难点 5卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系
线速度 G＝m v＝∝
越高越
慢
角速度 G＝mrω2ω＝∝
周期 G＝mr T＝2π∝
加速度 G＝ma a＝∝
重难点 6、同步卫星的六个“一定”
重难点 7、人造卫星问题的解题技巧
1.利用万有引力提供向心力的不同表述形式：
①G＝man；② an＝＝rω2＝r
2.解决力与运动关系的思想还是动力学思想，解决力与运动的关系的桥梁还是牛顿第二定律．
① 卫星的 an、v、ω、T是相互联系的，其中一个量发生变化，其他各量也随之发生变化．
②an、v、ω、T均与卫星的质量无关，只由轨道半径 r和中心天体质量共同决定．
重难点 8 、卫星的能量问题及变轨道问题
1．卫星变轨的原因
(1)由于对接引起的变轨
(2)由于空气阻力引起的变轨
2．卫星变轨的实质
(1)当卫星的速度突然增加时，G<m，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨
道，轨道半径变大，当卫星进入新的轨道稳定运行时由 v＝可知其运行速度比原轨道时减小．
3
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