神舟五号飞船中的物理问题

E
Ek
(Ep2
Ep1 )
GMm 2(R h)
(G
Mm R
G
Mm ) Rh
mgR(1 R ) 2(R h)
三、在轨道运行问题：
6、飞船进入轨道绕地球做圆周运动时，宇航员处于什么 状态？他对躺椅的压力有多大？65kg的宇航员在离地面 343Km时的重力是多大，已知地球的半径为6400Km，地 球表面的重力加速度为(ｇ＝10m/s2) 。
重力加速度为g=10m/s2 飞船总质量为m)
解 : 设在地面上发射飞船的最小能量为E,
由于飞船在地面上的引力势能为:Ep1
G
Mm R
(1)
飞船在轨道上运行时具有的动能为:E K
1 mv2 2
GMm 2(R h)
(2)
飞船在轨道上运行时具有的能为:Ep2
G
Mm Rh
(3)
由黄金代换式 : GM gR2 (4)及能量守恒得 :
6时23分,内蒙古主着陆场
返回途中
返回问题：
解 :由运动学公式vt2 v02 2as得 :a vt2 v02 4 49 m / s2 1.875m / s2
2s 2.4 由牛顿第二定律F ' mg ma得: F ' mg ma 1869N 超重
凯旋归来
巩固练习
• 1、专题讲座中的其余各题。
F k F kmg........F mg kmg mg (k 1)mg ma mg
a (k 1)g a min (4 1) g 30 m/s2 a max (12 1)g 110m / s2 神五加速度 : amax (8 1)g 7g 70m / s2
二、变轨问题：
重力加速度为ｇ＝10m/s2。）
在
轨
运
行 曹刚川与杨利伟天地对话
在轨道运行问题：
解
:由万有引力定律得
:
GMm r2
mr
4
,
GM gR2, r R h解得:
T=
4r3
GM
4r3 gR2 90 min
环绕次数:n=
t T
14
四、返回问题：
9、“神舟”五号飞船上装有52台发动机，用于 姿态控制，变轨机动以及飞船脱轨返回提供所需要 的冲量。飞船绕地球飞行14圈后，于2003年10月 16日5时35分收到返回信号，5时38分发动机制动 点火，通过喷气使飞船做减速运动，飞船应向什么 方向喷气？减速过程中飞船的高度怎样变化？
２、飞船升空时有一个加速过程，在加速过程 中，宇航员处于超重状态，人们把这种状态下，宇 航员对座椅的压力与静止在地球上的重力的比值， 称为耐受力值。用ｋ表示，在选用宇航员时,要求他 在此状态的耐受力值为4≤k≤12,(这次飞行,杨利伟的 ｋ值约为８，求飞船在竖直方向上发射时的加速度 的变化范围及“神五”发射的最大加速度。( g=10m/s2 )
神
舟
五
号
运
入
杨利伟
神舟五号发射
一、发射问题
１、神舟"五号载人飞船的发 射是用"长征二号F"运载火箭,其推 力是六百多吨，自重全部加起来是 四百多吨，与发射卫星和导弹相比， 加速度小得多，这主要是为航天员 的安全和舒适着想，如果加速度过 大，航天员会感到不舒适，甚至有 生命危险。问：在加速上升过程中， 宇航员处于什么状态？飞船在发射 升空时，你认为航天员采用什么姿 势为好？
• 2、完成本节练习各题。
•再见
机ห้องสมุดไป่ตู้能不变。
答案:D
C：重力势能逐渐减大、动能逐渐增小、 机械能不变。
D：重力势能逐渐减小、动能逐渐增大、 机械能逐渐减小。
4、若选取无穷远处为零势能参考点,万有引力
势能为EP = -GMm/r, r为飞船到地心的距离, 试计算发射飞船时所需的最小能量?(地球半径
为R=6400km,飞船离地高度为h=340km,地面
(1)完全失重
压力为零
由黄金代换式 GM=gR2 g '(R h)2得 : mgR2 mg '(R h)2
G地R2
G求 (R
h)2 解得:G求
(
R R
h )2 G地
587N
7、2003年10月15日9时，杨利伟乘坐“神舟”五号飞 船在酒泉卫星发射中心起飞，开始了这次环绕地球的太空 之旅，飞船离地面的高度大约是340Km，于16日6时，在 内蒙古主着陆场,(东径111029‘ ,北纬420 06’ )成功着陆, 这次飞行中，杨利伟看到日出日落的次数为多少？ （已知地球的半径为6400Km，地球表面的
(根据反冲原理:
返回舱
轨
应向飞行方向喷气,
道
飞行高度下降.)
舱
10、“神舟”五号飞船返回过程中，在距地面 1.2米时，返回舱底部的4个反推发动机点火工作，主 伞使返回舱以7m/s 的速度着陆，反推发动机点火工 作后，速度会降到2m/s 的左右，保证了航天员的安 全着陆，计算体重为65的杨利伟在这个过程中受到座 椅的平均冲击力。
3、飞船在近地圆轨道上运行时，由于极稀薄的
空气的影响，飞行高度会逐渐下降，需要多次进行
轨道维护。2003年11月份，太阳风暴频繁，轨道舱
飞行阻力加大，如果不进行轨道维护，轨道舱的高
度就会逐渐下降 ，在这种情况下，轨道舱的动能、
重力势能、机械能的变化情况是：
A：动能、重力势能和机械能都逐渐减小； B：重力势能逐渐减小、动能逐渐增大、
“神舟五号”飞船中的物理问
题 专题讲座
瓜州中学
魏仲元
卫星发射
[背景材料]:
2003年10月15日9时,我国自主研制的"神舟"五号载人 飞船在酒泉卫星发射中心用"长征二号F"运载火箭发 射成功,将中国第一位航天员杨利伟送上天空,飞船准 确进入预定轨道.
2003年10月16日6时,"神舟"五号载人飞船在内蒙古主 着陆场,(东径111029' ,北纬420 06' )成功着陆,实际着陆 点与理论着陆点相差4.8 Km 。返回舱完好无损，航天 员状态良好。航天英雄杨利伟自主出舱，凯旋而归。 我国成为继美、俄之后第三个能够独立开展载人航天 工作的国家.