02-07-8_衛星可觀測時間
現如今，針對本期高中物理競賽的試題而言，我們一同去深入探究，于理想情形之下，在地球上面能夠切實有效接收到衛星信號的那段時間，又或者是地球上的觀察者能夠觀察到衛星的那段時間。此道題目涉及到了兩個轉動，其一乃是地球上的接收者或者是觀察者伴隨著地球所進行的圓周運動，其二則是衛星圍繞著地球所持續的圓周運動，這就需要去考量速度的相對性，當兩者都在做圓周運動的時候，能夠將其簡化為去考慮角速度的相對性，并且結合幾何關系以及萬有引力等方面的知識，如此一來便能夠得出時間。
好了，不多說了，先看看本期試題吧高中物理競賽題型，后面具體說明解題思路。
高中物理競賽典型題與解題步驟
存在一人造地球衛星，其處于地球赤道上空，離地面距離等同于地球半徑，該衛星沿著地球自轉方向，圍繞地球做勻速圓周運動，那么赤道上的觀測站能夠連續觀測到該衛星的最長時間是多少呢，這里已知地球半徑 。
高中物理競賽題解題方法
本題起始就要針對于此現象開展作圖剖析高中物理競賽題型，尋覓出能夠觀測到衛星的衛星運行范疇 ，這憑借作圖不難獲取 ，首先要確定一個觀測點 ，也就是圖里的A點 ，隨后思索A點處能夠觀測到的范疇 ，也就是兩條地平線其間的天空部分 ，在圖里便是A點的切線往上部分 ，針對衛星的軌道來講 ，圖中的圓弧BDC 就是衛星能夠被A點觀測到的時間 ，然而該圖并未考量地球的自轉 ，換句話講 ，此圖是以地球作為參考系的 ，鑒于衛星順著地球自轉方向運動 ，因而衛星的運動速度就是衛星圍繞地球的運行角速度減掉地球的運行角速度 ，這同樣是本題之中的一個較為關鍵要點。
好了，有了上述有關解題的思路，相對而言就比較易于去撰寫方程了。首先針對衛星展開受力方面的分析，經分析發覺其萬有引力能起到提供向心力的作用，依據牛頓第二定律進而寫出方程，如此便能夠得出衛星環繞地球運轉的角速度，仔細去查看題目的已知量，卻發現地球相關的質量并未被給出，所以針對此題目而言還需要借助g的定義，把地球的質量以某種方式表示呈現出來，隨后再將其代入到衛星圍繞地球的角速度具體表達式之中，最終得以收獲可以用于計算的衛星角速度公式 。
接著要得出地球自轉角速度的大小，這借助生活常識便可輕松算出，地球自轉一周的時長是24小時，也就是說地球旋轉360度時，花費24乘以3600秒的時間，依據此就能算出地球自轉角速度。隨后思考以地球為參考系時，衛星運動的角速度，鑒于衛星順著地球自轉方向運動，所以依據運動的相對性關系，得出衛星的運動速度等于衛星圍繞地球運動的角速度減去地球自轉角速度，這便是題目里最終得出的角速度。
首先，由圖可知，在A點能夠觀測到的衛星角度范圍為120度，之后，結合角速度的關系，進而得出觀測時間，最后，不難發現，答案中的時間不到兩個小時，并且，若要實現全天24小時覆蓋，那么至少需要這樣的衛星12顆，所以，怪不得北斗組網需要這么多衛星呢。
高中物理競賽題重難點突破
此題目之難點在于，對作圖予以分析，以及針對以地面為參考系時衛星運動速度進行表示，當中作圖的正確性起到了決定性作用 。并且要留意到，在圖1的作圖之過程中，并未將地球的自轉運動考慮進去 。所以衛星的運動速度是需要對運動的相對性原理加以考慮的 。惟有這兩個點都予以注意到留學之路，此題目應當不會困難 。