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宇宙飞船 宇宙速度

2018-01-18 4页 doc 17KB 28阅读

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宇宙飞船 宇宙速度宇宙飞船 宇宙速度 宇宙飞船 宇宙速度 (10分钟微格教学讲稿) 现在开始上课! 在今年的十月十五号,我国成功的发射了神舟五号宇宙飞船,这 迈出了我国载人航天的第一步,也揭开了我国航天航空上的伟大的一 页。 下面,就让我们重新回顾一下这激动人心的一刻! 播放神舟五号 (现在进入倒计时,十,九,八,七,二,一,火箭点火,神舟五号发射过程 胜利升空。) 看到这壮观的场面,大家又没有想过这样一个问题,人类完成一 次航天飞行需要解决那些问题呢? 为了帮助大家思考,下面让我们观看一段有关神舟五号宇宙飞船 飞天全部过程...
宇宙飞船 宇宙速度
宇宙飞船 宇宙速度 宇宙飞船 宇宙速度 (10分钟微格教学讲稿) 现在开始上课! 在今年的十月十五号,我国成功的发射了神舟五号宇宙飞船,这 迈出了我国载人航天的第一步,也揭开了我国航天航空上的伟大的一 页。 下面,就让我们重新回顾一下这激动人心的一刻! 播放神舟五号 (现在进入倒计时,十,九,八,七,二,一,火箭点火,神舟五号发射过程 胜利升空。) 看到这壮观的场面,大家又没有想过这样一个问题,人类完成一 次航天飞行需要解决那些问题呢? 为了帮助大家思考,下面让我们观看一段有关神舟五号宇宙飞船 飞天全部过程的三维动画,看看能从中得到什么启示。 播放神五飞天神舟五号在火箭的巨大推力下垂直升空,十二秒时,按预定程序全过程三维动画 转弯飞行,两分钟时,为宇航员准备的逃逸塔分离出来。接下来便进 入关键的舰船分离阶段。四个助推火箭首先分离,之后,一级火箭分 离,二级火箭点火,将飞船送入近地点轨道200公里,远地点轨道350 公里的圆形轨道上。此时,安装在推进舱和轨道舱上的太阳帆板迅速 展开,吸收太阳光能为飞船宫殿。飞船继续运行在椭圆轨道上,在接 近远地点时推进舱点火,将飞船送入犁地高度343公里的圆形轨道上。 飞船再次轨道上运行21小时之后准备返回。此时,设在南非的远望三 号发出返回指令,返回舱与轨道舱分离,轨道舱继续留在轨道上运行, 而返回信号给返回舱一个反向推理,使其脱离原先的轨道,按预定的 反向落回地球,惯性飞行进入大气层。飞船进入大气层后自由降落, 在离第143米高空时打开三顶降落伞,引导伞,主伞,减速伞。飞船 在离第1.5米处时,设在舱第的反推发动机点火,瞬间给飞船一个反向 推理,减缓其落地冲击力。 看完了这段三维动画,大家也许对刚才提出的问题有很多的思考。 的确,很多因素都会影响飞船的飞行。经科学家理论分析发现,飞船 获得多大的速度才能进入预定轨道是影响飞船飞行的关键因素。下面, 我们就围绕着宇宙飞船,宇宙速度展开今天的讨论。 其实,人类很早以前就开始了对宇宙的探索。伟大的科学家牛顿播放牛顿遐想 在思考万有引力时,曾提出这样一个设想,他想:如果在山顶上以一的人造地球卫星多 媒体动画 定的速度水平抛出一个物体,物体飞行一段距离之后将落回的面;增 大物体的抛出速度,物体将飞行较远的距离;继续增大物体的炮户速 1 度,物体将飞行的更远。因此,牛顿推想,如果没有空气阻力,物体 获得足够大的速度时将不会落回地球,成为一颗卫星绕地飞行。 那么,请问,物体获得多大的速度才可以绕地飞行呢?同学们能不能 根据已有的知识解决这个额问题呢? 为了帮助大家思考这个问题,让我们来看一个演示与模型。 演示与展示 这是一个系在细绳上的小球,我让它在水平平面内作圆周运动。 大家想一想,小球完成这样的运动与要满足什么条件呢? 再看,这是飞船绕地飞行的模型。飞船绕地做圆周运动,大家想 一想,飞船围绕地飞行,又需要满足什么条件呢? 我们知道,做圆周运动的物体需要一个向心力。在前面一种情况 下,小球受到重力和绳对它的拉力,这二者的合力为它提供了向心力。 那么飞船绕地飞行,有时谁给它提供的向心力呢? 对,是万有引力。 由这两个公式我们可以得到公式……。这个公式就是物体绕地飞 行所必须满足的运动学公式。其中,G为万有引力常量,M为地球质 量,m,v,r分别为飞船的质量,环绕速度及环绕半径。由此,我们便可 推导出飞船绕地飞行时的飞行速度的达式。当飞船近地飞行时,其 环绕半径近似等于地球半径。我们带入万有引力常量,地球质量,地 球半径这些常量,便可计算出这个速度的大小。它等于7.9千米每秒, 这个速度在物理学上也称为第一宇宙速度。也就是说,物体在近地轨 道绕地飞行时,必须满足这个速度。 播放飞船执行 飞行任务的媒体多实际上,每次飞船飞行都有不同的飞行任务,这就需要飞船在不动画 同的轨道上飞行。那么,这一过程又是如何实现的呢? 下面让我们通过一段动画来演示一般飞船是如何完成这一过程 的。 飞船在火箭的推力下速度越来越大,当速度达到第一宇宙速度时, 飞船进入近地轨道飞行。轨道推进器点火,将飞船送入椭圆轨道飞行, 这个轨道也称为霍曼轨道。飞船在椭圆轨道上飞行,在接近远地点时, 推进舱点火,将飞船送入圆形轨道飞行。圆形轨道,我们也称为卫星 轨道。飞船再次轨道上完成运载任务之后,准备返回。此时,设在地 面的控制站发出返回指令,使飞船脱离圆形轨道,按预定方向返回地 球。以上过程,就是一般飞船的飞行过程。 2 浩瀚无垠的宇宙总是吸引着人们的好奇心。美国在1996年发射了播放发射火星 探测器的媒体多动世界上第一颗火星探测器,尽管这一探测器在1998年与地面失去了联 画 系,但这并没有阻止人类探索宇宙的脚步。目前,美国,俄罗斯,加 拿大,欧洲等国的航天主管机构已联合制定了火星登陆计划。那么, 请问,人类要想探索火星,飞船需要满足什么条件呢? 科学家经过理论分析发现,当飞船以大于或等于16.7千米每秒的 速度绕地飞行时,飞船可以脱离地球的引力,这样我们就可以探索太 阳希其他的行星。 那么,人类要想实现更伟大的梦想,去探索银河系,飞船又需要 满足什么条件呢? 同样,科学家发现,当飞船以大于或等于16.7千米每秒的速度绕 地飞行时,飞船不但可以脱离地球的引力,还可以脱离太阳的引力, 这样,我们就可以探索银河系。 好,今天我们通过对一般飞船飞行过程的了解,得出了三个非常 重要的宇宙度速度。有了这三个宇宙速度,我们就有了探索地球,月 球,太阳系,甚至整个银河系的理论依据。 最后,给大家布置一个作业,请大家结合今天所学的知识,思考 一下神舟五号宇宙飞船航天过程中所蕴含的物理知识。 今天的课就上到这,下课! …… 小结 作业 …… 3
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