高中学的天体运动的问题

学习了天体运动以后，同学们不断地遇到万有引力，重力，向心力这三个力，由于不明确这三力之间的关系，容易将三者混淆，出现诸多错误。要弄清它们之间关系，首先要明确万有引力为重力、向心力之源；其次要分清在哪种情况下。

一．当物体在地球表面时

1.它不是地球的卫星，物体的重力是地球对物体引力的一部分，引力的另一部分是使物体随地球自转所需的向心力，向心力来源于引力但却不等于引力。
在赤道处：万有引力=重力+向心力;

在两极处:万有引力=重力此时向心力等于零;

物体在不同维度不同高度具有不同的重力、向心力。

2.当地球自转影响可以忽略不计时，可以认为物体的重力近似等于物体所受万有引力。

二．当物体在距地面一定高度绕地心做匀速圆周运动时

在这种情况下，物体仅受地球的引力，且此时地球对物体的万有引力就等于物体重力，引力提供物体做圆周运动的向心力，所以三者相等，但要明白，向心力只是从效果上的命名。

总之，物体在地面上还是围绕地球转动，物体受力情况不同，向心力来源不同，三力关系不同，在处理这类问题时一定要具体问题具体分析。

例：有三颗质量相等人造卫星1、2、3，1是放在赤道发射的卫星，2是靠近地面做匀速圆周运动的近地卫星，3是高空的一颗地球同步卫星。试比较1、2、3这三颗卫星的运行周期T,线速度V，万有引力F，向心力f。下面说法正确的是（ ）

A. T1V3 C.F1 >F2=F3 D.f2>f3>f1

解析：放在赤道待发的卫星1和同步卫星3都是匀速圆周运动。二者相同的是：周期相同（都等于地球自转周期24h），不同的是：同步卫星做匀速圆周运动所需向心力等于地球对它的万有引力，待发的卫星1随地球自转做匀速圆周运动，所需向心力等于万有引力减去重力。

故对同步卫星来说有：F3=f3 =GMm/(R+h)2=mV2/(R+h)

待发的卫星1：F1=GMm/R2=mg－f1

所以，F1>F3 f1
近地卫星2和同步卫星3相同点是：卫星做匀速圆周运动所需向心力等于地球对它的万有引力，不同的是：距离不同近地卫星2为R,同步卫星3的为R+h,所以V1V3

F2>F3。

正确选项为 D。

重力是地球引力的一个分力，而另一个分力即为向心力，因为在地球表面角速度非常小，向心力可近似看做零，所以向心力近似等于重力。

在地球表面的物体所受重力等于其受地球引力和向心力的合力。