Question

高一物理万有引力和与航天卫星问题。

题目如图: 疑问:题上说“2”是地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(高度忽略)，那么“2”应该属于近地卫星吧，应该是F万=mg不等于向心力吧，那为什么是F向=F万呢?

Answer 1

首先，几个概念--
万有引力:基本作用力
重力:地球表面万有引力与离心力的合力，指向地心
向心力:圆周运动的物体所受指向中心方向的合力(强调指向中心而不是所有的合力，是因为还存在切线方向的分力，这一分力将使物体的运动是变速圆周运动)，在地球表面时，物体受到万有引力、地面支持力的作用，向心力即为万有引力和支持力的合力，在太空，物体只受万有引力作用，向心力等于万有引力
离心力:一种虚拟的力，存在于以运动物体为参考系建立的非惯性坐标系中。在该参考系中，为使物体受力平衡，而人为定义的力。该力大小等于向心力，方向相反
其次
A)F1为地表处的向心力，为万有引力与支持力的合力，小于GMm/R²=F2
F2、F3均为万有引力，但F∝1/r²，F2>F3，所以F2>F1,F2>F3
B)向心加速度a=向心力F/m，因为F1≠F2，自然a1≠a2
C)GM/R²=v²/R,
v∝1/√R，在向心力均只由同一质点的万有引力提供的条件下，距离中心越远，线速度越小，所以v2>v3，但v2>v1。(若v2=v1，那么地球表面的物体将同近地卫星一样，处于失重状态，v2为第一宇宙速度，比地表物体运动速度要快)
D)GM/R²=w²R，w∝1/R^(2/3)，越远，线速度越小，所以w2>w3，而同步卫星，即相对地面方向静止，所以w1=w3。这里也可以看出w2>w1,w2R>w1R,即V2>v1，近地卫星比地表线速度快
只有D是正确的