2020高中物理第六章万有引力与航天7同步卫星近地卫星赤道物体的异同点分析学案新人教版必修22020
同步卫星、近地卫星、赤道物体的异同点分析
知识点考纲要求题型分值
万有引力
和航天
会分析同步卫星、近地卫星、赤道上的物体
的动力学和运行上的区别和联系
选择题6分
一、区别和联系
相同点运行轨道半径相同。
不同点
①受力情况不同，近地卫星只受地球引力的作用，地球引力等于卫星做圆
周运动所需的向心力，而赤道上随地球自转的物体受到地球引力和地面支持力
的作用，其合力提供物体做圆周运动所需的向心力。
②运行情况不同，角速度、线速度、向心加速度、周期等均不同。如近地
卫星的向心加速度为g，而赤道上随地球自转的物体的向心加速度为
2
2
2
4
0.034/
a r m s
T
π
=≈。
相同点都是地球的卫星，地球的引力提供向心力
不同点
由于近地卫星轨道半径较小，由人造卫星的运行规律可知，近地卫星的线速度、角速度、向心加速度均比同步卫星大。
相同点角速度都等于地球自转的角速度，周期等于地球自转周期。
不同点
①轨道半径不同：同步卫星的轨道半径比赤道物体的轨道半径大得多。
②受力情况不同：赤道上物体受万有引力和支持力的共同作用，同步卫星
只受地球引力作用。
③运动情况不同：由2
v r a r
ωω
==
、可知，同步卫星的线速度、向心加速度均比赤道物体大。
二、求解此类题的关键
1. 在求解“同步卫星”与“赤道上的物体”的向心加速度的比例关系时应依据二者角速
度相同的特点，运用公式a＝ω2r而不能运用公式a＝
2
r
GM
。
2. 在求解“同步卫星”与“赤道上的物体”的线速度比例关系时，仍要依据二者角速度
相同的特点，运用公式v ＝ωr 而不能运用公式GM v r =。 3. 在求解“同步卫星”运行速度与第一宇宙速度的比例关系时，因都是由万有引力提供的向心力，故要运用公式GM v r =，而不能运用公式v ＝ωr 或v ＝gr 。
例题1 （广东高考）已知地球质量为M ，半径为R ，自转周期为T ，地球同步卫星质量为m ，引力常量为G 。有关同步卫星，下列表述正确的是（ ）
A. 卫星距地面的高度为232
4GMT π B. 卫星的运行速度小于第一宇宙速度
C. 卫星运行时受到的向心力大小为2
Mm G R D. 卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
思路分析：天体运动的基本原理为万有引力提供向心力，地球的引力使卫星绕地球做匀
速圆周运动，即F 引＝F 向＝m 2224T mr r v π=。当卫星在地表运行时，F 引＝2R
GMm ＝mg （此时R 为地球半径），设同步卫星离地面高度为h ，则F 引＝2
)(h R GMm +＝F 向＝ma 向 R mv h R GMm +=+2 2)(得，v ＝ R GM h R GM <+，B 正确。由2)(h R GMm +＝22)(4T h R m +π，得R ＋h ＝ 3224πGMT ，即h ＝ 3224π GMT －R ，A 错误。答案：BD 例题2 （榆林一中模拟）如图所示，a 是地球赤道上的一点，t ＝0时刻在a 的正上空有b 、c 、d 三颗轨道均位于赤道平面的地球卫星，这些卫星绕地球做匀速圆周运动的运行方向均与地球自转方向（顺时针转动）相同，其中c 是地球同步卫星。设卫星b 绕地球运行的周期为T ，则在t ＝14 T 时刻这些卫星相对a 的位置最接近实际的是（ ） 思路分析：该题考查万有引力定律的应用，卫星c 是地球同步卫星，始终在a 点的正上