江苏省宿豫中学高中一部 沙兴辉 王冠 13515291366《万有引力与航天》一章中的易混问题辨析一、重力就是万有引力吗
课本上重力是这样定义的:由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力,为什么不直接说重力就是地球对物体的引力呢
我们知道,由于地球的自转,地球表面的物体随地球自转时需要向心力,万有引力一个分力就是物体随地球自转时需要的向心力,而重力实际上是万有引力的另一个分力,如图 1 所示
重力加速度随纬度的增大而增大,这又是为么呢
随着纬度的增大,物体随地球做圆周运动的轨道半径减小,因而物体做圆周运动的向心力 F 向(F 向=,式中 是定值)不断减小,所以物体的重力随纬度的增大而增大,即重力加速度 g 从赤道到两极逐渐增大
通常的计算中因重力和万有引力相差不大,而认为两者相等
二、地球的同步卫星能位于我国某一地区的上空吗
所谓地球同步卫星,是指相对于地面静止的卫星,所以其运行的周期、角速度应与地球自转的周期、角速度相同,这就决定了其运行的轨道平面只能和赤道平行或在赤道面内,那么能否使同步卫星位于我国某地区的上空呢
假设卫星在平行于赤道平面的轨道 B 上跟着地球同步地做匀速圆周运动,其圆心不在地心,如图 2 所示,卫星运动的向心力由地球对它的引力 F 引的一个分力F1提供,由于另一个分力 F2的作用将使卫星靠向赤道,因而它是不稳定的,故只有在赤道上空同步卫星才能在稳定的轨道上运行,所以不可能使地球的同步卫星位于我国某一地区的上空
三、卫星的轨道半径越大,其运行速度就越小;但把卫星送入越高的轨道,发射速度就越大,两者矛盾吗
由,得这个速度指的是人造地球卫星在轨道上稳定运行的速度,此式是人造地球卫星稳定运行速度的决定式
由于地球卫星的发射过程中必须克服地球引力做功,卫星在进入轨道前的上升过程中的重力势能增大,故要将卫星发射到距地球越远的轨道,在地面上需要的发射速度就要越大