2010届高三物理知识点复习—万有引力定律天体运动
2010届高三物理知识点复习—万有引力定律天体运动第3页

7、会用万有引力定律推导恒量关系式。

8、会求解卫星运动与光学问题的综合题

9、二个特殊卫星

(1)通讯卫星(同步卫星)

通讯卫星是用来通讯的卫星,相当于在太空中的微波中继站,通过它转发和反射无线电信号,可以实现全地球的电视转播.这种卫星位于赤道的上空,相对于地面静止不动,犹如悬在空中一样,也叫同步卫星.

要使卫星相对于地面静止,卫星运动的周期与地球自转的周期必须相等(即为24小时);卫星绕地球的运动方向与地球自转方向必须相同,即卫星的轨道平面与地轴垂直;又因为卫星所需的向心力来自地球对它的引力,方向指向地心,因此同步卫星的轨道平面必须通过地心,即与赤道平面重合。.

因已知T,将代入基本方程得:

若已知地球的半径R地=6.4×106m,地球的质量M=6.0×1024kg,用h表示卫星离地的高度,则R地+h= r =4.2×107m,即h=3.6×107m.所有的同步卫星均在赤道的上空离地为3.6×107m的高处的同一轨道上以相同的速率运行,当然同步卫星间绝不会相撞.

(2) 近地卫星

把在地球表面附近环绕地球做匀速率圆周运动的卫星称之为近地卫星,它运行的轨道半径可以认为等于地球的半径R0,其轨道平面通过地心.若已知地球表面的重力加速度为g0,则

由得:

由得:

由得:

若将地球半径R0=6.4×106m和g0=9.8m/s2代入上式,可得v=7.9×103m/s,ω=1.24×10-3 rad/s,T=5074s,由于,和且卫星运行的轨道半径 r>R0,所以所有绕地球做匀速率圆周运动的卫星线速度v<7.9×103m/s,角速度ω<1.24×10-3rad/s,而周期 T> 5074s。

特别需要指出的是,静止在地球表面上的物体,尽管地球对物体的重量也为mg,尽管物体随地球自转也一起转,绕地轴做匀速率圆周运动,且运行周期等于地球自转周期,与近地卫星、同步卫星有相似之处,但它的轨道平面不一定通过地心,如图2所示.只有当纬度θ=0°,即物体在赤道上时,轨道平面才能过地心.地球对物体的引力F的一个分力