同步卫星-近地卫星-赤道物体的异同

只有驾驭了这些基本规律才会做题 同步卫星（同步定位卫星）是运行周期和地球自转周期相同的人造地球卫星，它与地球保持相对静止，总是位于赤道的正上方。 近地卫星是指轨道在地球表面旁边的卫星，计算时轨道半径可近似取地球半径；不肯定在赤道正上方，但圆心肯定是地球球心。 赤道物体是静止在地球赤道的表面上，随地球自转而绕地轴做匀速圆周运动，与地球相对静止。圆周运动的半径就是地球半径。 三者的相同点和不同点。 一、同步卫星、近地卫星与赤道物体的相同点 1.三者都在绕地轴做匀速圆周运动，向心力都与地球的万有引力有关； 2.同步卫星与赤道上物体的运行周期相同T24h; 3.近地卫星与赤道上物体的运行轨道半径相同rR0R0为地球半径。 二、同步卫星、近地卫星与赤道物体的不同点 1、轨道半径不同如图所示，同步卫星的轨道半径R0h，h为同步卫星离地面的高度，大约为36000千米，近地卫星与赤道物体的轨道半径近似相同，都是R0，半径大小关系为； 2、向心力不同同步卫星和近地卫星绕地球运行的向心力完全由地球对它们的万有引力来供应，赤道物体的向心力由万有引力的一个分力来供应，万有引力的另一个分力供应赤道物体的重力（被地面的支持力平衡掉了）。 3、向心加速度不同由得，又，所以；由得，又，所以;向心加速度的大小关系为； 4、周期不同近地卫星的周期由得；同步卫星和赤道物体的周期都为24h，周期的大小关系为； 5、线速度不同由得，又，所以；由和得，故线速度的大小关系为； 6、角速度不同由得，又，所以；由得，从而角速度的大小关系为； 留意比较三者的向心加速度、线速度、角速度的大小时肯定要区分清晰赤道物体的，因为它的向心力不是万有引力的全部，所以不能由、、比较赤道物体的向心加速度、线速度、角速度的大小。 对于机械能守恒中的连接体问题（力不沿杆，不能认为杆的拉力和小球的运动方向垂直而不做功，这类题目只能用能量守恒定律来做） 1．如图所示，质量均为m的a、b两球固定在轻杆的两端，杆可绕O点在竖直 平面内无摩擦转动，已知两物体距O点的距离L1＞L2，今在水平位置由静止释放， 则在a下降过程中，下列说法正确的是 CD A．b球克服重力做功，机械能守恒 B．杆对b球的弹力指向O，做负功 a a b b L1 L2 O C．a球机械能削减 D．杆对b球的弹力方向与bO成肯定夹角，做正功 2 如图5－3－2所示，质量分别为m和2m的两个小球A和B，中间用轻质杆相连，在杆的中点O处有一固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在B球顺时针摇摆到最低位置的过程中不计一切摩擦 图5－3－2 A．B球的重力势能削减，动能增加，B球和地球组成的系统机械能守恒 B．A球的重力势能增加，动能也增加，A球和地球组成的系统机械能不守恒 C．A球、B球和地球组成的系统机械能守恒 D．A球、B球和地球组成的系统机械能不守恒 [解析] A球在上摆过程中，重力势能增加，动能也增加，机械能增加，B项正确；由于A球、B球和地球组成的系统只有重力做功，故系统的机械能守恒，C项正确，D项错误；所以B球和地球组成系统的机械能肯定削减，A项错误。 [答案] BC [变式训练] 1.如图5－3－3所示，细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和m，且Mm，不计摩擦，系统由静止起先运动的过程中 图5－3－3 A．M、m各自的机械能分别守恒 B．M削减的机械能等于m增加的机械能 C．M削减的重力势能等于m增加的重力势能 D．M和m组成的系统机械能守恒 解析选BD M下落过程，绳的拉力对M做负功，M的机械能不守恒，削减，m上升过程，绳的拉力对m做正功，m的机械能增加，A错误；对M、m组成的系统，机械能守恒，易得B、D正确；M削减的重力势能并没有全部用于m重力势能的增加，还有一部分转变成M、m的动能，所以C错误。 2.如图5－3－7所示，在长为L的轻杆中点A和端点B各固定一质量为m的球，杆可绕无摩擦的轴O转动，使杆从水平位置无初速度释放。求当杆转到竖直位置时，轻杆对A、B两球分别做了多少功 图5－3－7 解析设当杆转到竖直位置时，A球和B球的速度分别为vA和vB。假如把轻杆、两球组成的系统作为探讨对象，那么由于杆和球的相互作用力做功总和等于零，故系统机械能守恒。 若取B的最低点为重力势能参考平面，可得2mgL＝mv＋mv＋mgL又因A球与B球在各个时刻对应的角速度相同，故vB＝2vA 由以上二式得vA＝，vB＝。 依据动能定理，可解出杆对A、B做的功。 对A有WA＋mg＝mv－0，所以WA＝－0.2mgL。 对B有WB＋mgL＝mv－0，所以WB＝0.2mgL。 答案－0.2mgL 0.2mgL 物理学史 ★伽利略（意大利物理学家） 对物理学的贡献 ①发觉摆的等时性 ②物体下落过程中的运动状况与物体的质量无关 ③伽利略的志向斜面试验将试验与逻辑推理结合在一起探究科学真理的方法为物理学的探讨开创了新的一页（发觉了物体具有惯性，同时也说明白力是变更物体运动状态的缘由，而不是使物体运动的缘由） 经典题目 伽利略依据试验证明白力是使物体运动的缘由（错） 伽利略认为力是维持物体运动的缘由（错） 伽俐略首先将物理试验事实和逻辑推理（包括数学推理）和谐地结合起来（对） 伽利略依据志向试验推论出，假如没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度接着运动下去（对） ★胡克（英国物理学家） 对物理学的贡献胡克定律 经典题目 胡克认为只有在肯定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比（对） ★牛顿（英国物理学家） 对物理学的贡献 ①牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人探讨的基础上，采纳归纳与演绎、综合与分析的方法，总结出一套普遍适用的力学运动规律牛顿运动定律和万有引力定律，建立了完整的经典力学（也称牛顿力学或古典力学）体系，物理学从今成为一门成熟的自然科学 ②经典力学的建立标记着近代自然科学的诞生 经典题目 牛顿发觉了万有引力，并总结得出了万有引力定律，卡文迪许用试验测出了引力常数（对） 牛顿认为力的真正效应总是变更物体的速度，而不仅仅是使之运动（对） 牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础（对） ★卡文迪许 贡献测量了万有引力常量 典型题目 牛顿第一次通过试验测出了万有引力常量（错） 卡文迪许奇妙地利用扭秤装置，第一次在试验室里测出了万有引力常量的数值（对） ★亚里士多德（古希腊） 观点 ①重的物理下落得比轻的物体快 ②力是维持物体运动的缘由 经典题目 亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用才会运动（对） ★开普勒（德国天文学家） 对物理学的贡献 开普勒三定律 经典题目 开普勒发觉了万有引力定律和行星运动规律（错） 托勒密（古希腊科学家） 观点