一、天体(卫星)运动问题的处理思路
分析处理天体运动问题,要抓住"一个模型""两个思路"、区分"三个不同"。
1.一个模型:无论是自然天体(如行星等),还是人造天体(如人造卫星、空间站等),只要天体的运动轨迹为圆形,就可将其简化为质点的匀速圆周运动。
2.两个思路
(1)所有做圆周运动的天体,所需的向心力都来自万有引力。因此,向心力等于万有引力,据此所列方程是研究天体运动的基本关系式,即G=m=mω2r=mr=ma。
(2)不考虑地球或其他天体自转影响时,物体在地球或其他天体表面受到的万有引力约等于物体的重力,即G=mg,变形得GM=gR2。
3.三个不同
(1)不同公式中r的含义不同。在万有引力定律公式(F=G)中,r的含义是两质点间的距离;在向心力公式(F=m=mω2r)中,r的含义是质点运动的轨道半径。当一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动时,两式中的r相等。
(2)运行速度、发射速度和宇宙速度的含义不同。
(3)卫星的向心加速度a、地球表面的重力加速度g、在地球表面的物体随地球自转做匀速圆周运动的向心加速度a′的含义不同。
[例1] 土星周围有许多大小不等的岩石颗粒,其绕土星的运动可视为圆周运动,其中