1.G=m=mω2r=mr,万有引力提供行星或卫星做圆周运动的向心力,可得v、ω、T与半径r的关系.
2.忽略自转mg=G,即物体在天体表面时受到的引力等于物体的重力.此式两个用途:①求星体表面的重力加速度g=,从而把万有引力定律与运动学公式结合解题.②黄金代换式GM=gR2.
例1 地球半径为R0,地面重力加速度为g,若卫星在距地面R0处做匀速圆周运动,则( )
A.卫星速度为
B.卫星的角速度为
C.卫星的加速度为
D.卫星周期为2π
解析 由=ma=m=mω2(2R0)=m(2R0)及GM=gR
可得卫星的向心加速度a=,角速度ω=
线速度v=,周期T=2π ,所以A、B正确,C、D错误.
答案 AB
二、赤道物体、同步卫星和近地卫星转动量的比较
赤道上的物体、同步卫星和近地卫星都近似做匀速圆周运动,当比较它们的向心加速度、线速度及角速度(或周期)时,要注意找出它们的共同点,然后再比较各物理量的大小.
1.赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度和周期,如同一圆盘上不同半径的两个点,由v=ωr和a=ω2r可分别判断线速度、向心加速度的关系.
2.不同轨道上的卫星向心力来源相同,即万有引力提供向心力,由=ma=m=mω2r=mr可分别得到a=、v= 、ω= 及T=2π ,故可以看出,轨道半径越大,a、v、ω越小,T越大.
图1