第四章微重力要点
第四章万有引力定律及航天+知识点总结 高一下学期物理鲁科版(2019)必修第二册
新教材鲁科版2019版物理必修第二册第4章知识点清单目录第4章万有引力定律及航天第1节天地力的综合_ 万有引力定律第2节万有引力定律的应用第3节人类对太空的不懈探索第4章万有引力定律及航天第1节天地力的综合_ 万有引力定律一、行星运动的规律内容图示开普勒第一定律(椭圆定律) 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上说明：不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的开普勒第二定律(面积定律) 任何一个行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等说明：行星在近日点的速率大于在远日点的速率开普勒第三定律(周期定律) 行星绕太阳运行轨道半长轴a的立方与其公转周期T的平方成正比说明： a3T2=k，比值k是取决于中心天体的常量二、万有引力定律1. 内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向沿两物体的连线，引力的大小F与这两个物体质量的乘积m1m2成正比，与这两个物体间的距离r的平方成反比。
2. 表达式：F=G m1m2r2。
3. 引力常量G：由英国物理学家卡文迪许测量得出，常取G=6. 67×10-11N·m2/kg2。
4. 万有引力定律的推导(1)建立模型太阳系中八大行星的轨道半长轴和轨道半短轴相差不大，所以我们可以建立如下的简化模型。
①行星绕太阳做匀速圆周运动。
②太阳对行星的引力提供行星做圆周运动的向心力。
③所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值均相等，即r 3T 2=k 。
(2)太阳对行星的引力规律的推导①设行星的质量为m ，速度为v ，行星到太阳的距离为r ，则行星绕太阳做匀速圆周运 动的向心力为F=m v 2r 。
天文观测难以直接得到行星运动的速度v ，但可以得到行星公转的周期T ，它们之间的关系为v=2πr T，由以上两式可得F=m4π2T 2r ，再由r 3T2=k ，可得F=4π2mr 2。
在研究太阳对行星的引力时，“k”是一个与太阳有关的常量，故对于不同的行星，行星质量不同，但4π2k 是一定值。
物理学实验中的微重力实验方法与技巧
物理学实验中的微重力实验方法与技巧微重力实验在物理学研究中具有重要的地位，它能够模拟地面引力场以外的物理条件，为研究材料性质、流体动力学和微重力环境下的物理现象提供了重要的手段。
本文将介绍物理学实验中的微重力实验方法与技巧，希望对读者在进行相关实验时有所帮助。
一. 宇宙中微重力环境的模拟在地面实验中模拟微重力环境，有多种方法可供选择。
以下是其中几种常用的方法：1. 自由落体实验自由落体实验是模拟微重力环境的常用方法之一。
在自由落体状态下，实验装置与载体同时处于自由落体状态，实验装置内的物体由于没有受到外力的干扰，可以在近似真空的环境中进行实验，减小地面引力的影响。
2. 磁悬浮实验磁悬浮实验是利用磁场的力来抵消地面引力的影响，实现物体在微重力状态下的悬浮。
磁悬浮实验常用于液体表面张力的研究，通过磁场的力平衡，可将液体悬浮在磁场中进行实验。
3. 零重力飞机实验零重力飞机是通过特殊的飞行轨迹，在飞行过程中制造持续短时间的微重力环境。
在零重力飞机实验中，实验者可以在短暂的微重力环境下进行实验，并观察物体在微重力环境中的行为。
二. 微重力实验的技巧和注意事项进行微重力实验时，需注意以下几点技巧和注意事项：1. 实验装置的设计在进行微重力实验前，需根据实验要求设计合适的实验装置，包括悬梁、支架等。
实验装置的设计要合理，能够在微重力环境下保持稳定，并且具备较好的抗振性能，以保证实验结果的准确性。
2. 实验参数的记录在微重力实验过程中，需准确记录实验参数，如时间、温度、压力等。
这些参数对于实验结果的分析和比较具有重要的指导意义，应该被认真记录。
3. 数据处理与分析微重力实验得到的数据需要经过合理的处理与分析。
数据处理的过程中，可以利用数学模型和统计方法对实验结果进行定量分析，得到更加科学准确的结论。
4. 实验环境的控制微重力实验中，实验环境的控制尤为重要。
包括温度、湿度等环境参数的稳定，以及实验装置的防震措施。
鲁科版高中物理必修第二册精品课件 第4章 第2节 万有引力定律的应用 第3节 人类对太空的不懈探索
破“地心说”提供了重要的依据。若将木卫1、木卫2绕木星的运动看作匀
耶预测的区域发现了海王星。
2.海王星的发现巩固了万有引力定律的地位,也充分展示了科学理论的预
见性。
四、人类对太空的不懈探索
1.古希腊人的探索
(1)亚里士多德认为,地球在宇宙的中心静止不动,其他星体绕地球转动,很
好地解释了天体升落的现象。
(2)阿波罗尼奥斯认为,行星沿某一圆周运动,该圆周的圆心沿另一圆周绕
球对物体的万有引力产生,在不考虑地球自转的情况下,物体在某一位置所
受万有引力跟其重力相等。
地
解析 在地面上有 G
0
=
2
4
答案 D
=
2
1
,故选项
16
地
=mg0,在离地心 4R 处有 G
D 正确。
(4)2
=mg,联立解得
规律方法 处理万有引力与重力有关问题的思路
(1)若题目中不考虑地球自转的影响,不考虑重力随纬度的变化,可认为重力
万有引力定律解决相关问题。
思维导图
课前篇 自主预习
【必备知识】
一、天体质量的计算
1.地球质量的估算
(1)依据:若不考虑地球自转的影响,地面上质量为m的物体所受的重力mg
地
等于地球对物体的引力,即 mg= G
2
2
,可得地球的质量 m 地=
。
(2)结论:只要测出引力常量G的值,利用g、R的值就可以计算地球的质量。
(2)重力、重力加速度与高度的关系。
由于地球的自转角速度很小,所以一般情况下可忽略自转的影响。
地
高一物理必修件第四章超重和失重
对物体运动轨迹的影响
在超重状态下，物体的运动轨迹可能会受到影响，如向上抛出的物体会沿着一条 曲线轨迹运动，而不是直线运动。
在失重状态下，物体的运动轨迹也会受到影响，如物体在失重状态下会做匀速直 线运动或匀速圆周运动。
F2和弹簧测力计的示数T2。
实验器材和步骤
5. 向下加速降低滑轮组，使砝码产生向下的加速度，记录此 时电子秤的示数F3和弹簧测力计的示数T3。
6. 利用数据采集与分析系统记录实验数据，并进行处理和分 析。
实验数据记录和分析
Байду номын сангаас
实验数据记录
| 序号 | 砝码质量m1(kg) | 静 止时电子秤示数F1(N) | 静止时 弹簧测力计示数T1(N) | 超重时 电子秤示数F2(N) | 超重时弹簧 测力计示数T2(N) | 失重时电子 秤示数F3(N) | 失重时弹簧测力 计示数T3(N) |
产生条件
物体的加速度等于重力加 速度，即物体只受重力作 用。
示例
太空中的宇航员、围绕地 球运行的卫星等。
02
超重和失重的原因
地球重力作用
地球对物体的吸引力
地球对物体的吸引力是物体受到的重 力的主要原因，这种吸引力使物体受 到一个向下的力，称为重力。
重力加速度
在地球表面，重力加速度约为9.8m/s² ，这意味着物体在自由落体时，其速 度每秒增加9.8米。重力加速度随海拔 和地理纬度的变化而变化。
在跳水运动中，跳水运动员在空中完成动作时会经历 短暂的失重状态。当运动员离开跳台向下运动时，受 到的重力大于向上的空气阻力，处于失重状态。
物理高一第四章知识点总结
物理高一第四章知识点总结一、力的概念和力的分类1. 力的概念力是物体之间相互作用的结果，是改变物体状态的原因。
2. 力的分类根据力的性质和作用对象，力可以分为以下几类： - 接触力：是物体直接接触产生的力，如摩擦力、支持力等。
- 弹力：是弹性物体被拉伸或压缩产生的力。
- 重力：是地球对物体的吸引力。
- 引力：是物体之间由于引力相互吸引产生的力。
- 摩擦力：是物体相对运动或准备运动时接触面之间产生的力。
二、牛顿运动定律1. 第一定律（惯性定律）物体如果处于静止状态，将保持静止；如果物体处于匀速直线运动状态，将保持匀速直线运动，直到外力作用改变其状态。
2. 第二定律（运动定律）物体的加速度与作用在物体上的净力成正比，与物体质量成反比。
即 F = ma，其中 F 是净力，m 是物体的质量，a 是物体的加速度。
3. 第三定律（作用-反作用定律）任何作用在物体 A 上的力都必然伴随着一个大小相等、方向相反的力作用在物体 B 上。
三、力的合成与分解1. 力的合成如果有多个力同时作用于一个物体上，可以使用力的合成将多个力合并为一个力。
合力的大小等于所有力的矢量和，方向与合力相同。
2. 力的分解如果一个力的作用可以分解为两个分力，分力的合成等于原力的大小，方向与原力相同。
常见的力的分解有平行分解和垂直分解。
四、摩擦力1. 摩擦力的产生摩擦力是物体相对运动或准备运动时接触面之间产生的力。
摩擦力的产生是由于接触面微观凹凸不平，导致物体间存在粘连力而产生的。
2. 摩擦力的类型•静摩擦力：物体静止时接触面之间的摩擦力，大小等于施加在物体上试图使其运动的力，最大值为静摩擦力的最大值。
•动摩擦力：物体运动时接触面之间的摩擦力，大小等于施加在物体上试图维持其匀速运动的力，小于等于静摩擦力的最大值。
3. 摩擦力的应用摩擦力在日常生活中有许多应用，如刹车、走路、写字等。
同时，摩擦力也可以通过减小接触面的平滑度、涂抹润滑剂等方式来减小或增大。
《第四章 6 超重和失重》教学设计教学反思
《超重和失重》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解超重和失重的观点，了解其产生原理。
2. 掌握超重和失重的判断方法，能够正确判断物体处于超重或失重状态。
3. 理解并能够运用超重和失重的相关知识解决实际问题。
二、教学重难点1. 教学重点：超重和失重的判断方法及运用相关知识解决实际问题。
2. 教学难点：对物体处于超重或失重状态的动态理解，包括其产生条件、加速度方向及影响等。
三、教学准备1. 准备教学用具：黑板、白板、笔、实物展示台、弹簧秤等，用于展示实验和实物观察。
2. 准备相关视频或图片，用于辅助教学，帮助学生更好地理解超重和失重现象。
3. 准备练习题，用于教室练习和课后作业，帮助学生稳固所学知识。
4. 安排实验室或多媒体教室进行实验教学，以便更好地展示超重和失重现象。
四、教学过程：（一）导入1. 通过实验引入：让一个学生站在磅秤上，然后向上抬手，观察磅秤的示数变化。
2. 提问：在什么情况下，物体的重力表现出的效果会发生变化？3. 引出超重和失重的观点。
（二）新课教学1. 超重观点：物体对支持物的压力（或悬挂物的拉力）大于物体所受重力的情况。
（1）观察分析：起重机起吊重物时，随着重物上升，磅秤的读数变化情况。
（2）阅读理解：课本中关于超重的描述，并思考：在超重状态下，物体受到的支持力与重力有何关系？（3）教师总结：物体对支持物的压力（或悬挂物的拉力）大于物体所受重力的情况称为超重现象。
2. 失重观点：物体对支持物的压力（或悬挂物的拉力）小于物体所受重力的情况。
（1）观察分析：在电梯下落过程中，磅秤的读数变化情况。
（2）阅读理解：课本中关于失重的描述，并思考：在失重状态下，物体受到的支持力与重力有何关系？（3）教师总结：物体对支持物的压力（或悬挂物的拉力）小于物体所受重力的情况称为失重现象。
3. 超重和失重的应用举例结合学生平时生活体验举例说明超重和失重的应用，并阅读课本中的例子。
（三）小组讨论小组讨论超重和失重的原理及应用特点，并将讨论结果由各小组代表回答。
高一第四章物理知识点归纳
高一第四章物理知识点归纳【高一第四章物理知识点归纳】第一节：力的基本概念和力的作用力是物理学中的基本概念之一，它是描述物体相互作用的量。
力的作用可以引起物体的形变、速度变化或方向变化。
1.1 力的定义力的定义是：将具有相互作用关系的物体分开时需要克服的作用在物体上的一种推或拉的作用。
它的单位是牛顿(N)。
1.2 力的分类力可以分为接触力和非接触力。
接触力是指物体间直接接触而产生的力，如摩擦力、弹力等；非接触力是指物体间不直接接触而产生的力，如重力、电磁力等。
第二节：牛顿运动定律牛顿运动定律是描述物体运动规律的重要定律，由英国物理学家牛顿所提出。
2.1 第一定律（惯性定律）任何物体都有惯性，物体保持静止或匀速直线运动的状态，直到外力作用于它。
2.2 第二定律（动力学定律）物体的加速度直接与作用于它的合外力成正比，与物体的质量成反比，可以用公式 F = ma 来表示其中 F 为物体所受的合外力，m 为物体质量，a 为物体的加速度。
2.3 第三定律（作用与反作用定律）任何作用力都会有一个等大反方向相反的反作用力，且作用力和反作用力作用于不同的物体上。
第三节：摩擦力摩擦力是物体间由相对运动或趋向运动而产生的接触力。
3.1 摩擦力的分类摩擦力分为静摩擦力和动摩擦力。
当物体相对静止时，作用在物体上的摩擦力称为静摩擦力；当物体相对运动时，作用在物体上的摩擦力称为动摩擦力。
3.2 摩擦力的影响因素摩擦力的大小与物体间相互作用面的粗糙程度、物体质量以及受力对象间的压力有关。
第四节：力的合成与分解4.1 合力的概念合力是指作用在物体上的多个力的矢量和，可以用几何方法或分解成平行和垂直于某一轴方向的力来计算。
4.2 分解力的概念分解力是指将一个力分解为两个平行或垂直于某一轴方向的力，可以应用正弦定理和余弦定理进行计算。
第五节：质点系质点系是由若干个质点组成的系统，研究质点系的运动可以通过考虑合外力和内力等因素来分析。
第4章 微灌技术
• 微灌可在最适当的时间将最适量的水和养分施到 作物最活跃的根系区。
60cm
提高了肥料的利 用率
传统灌溉
P,K
NO3 NO3 NO3 NO3 NO3 NO3
NO3淋失大
微灌
可溶性肥料更有 利于作物吸收
KP PK K P NO3 NO3 NO3
NO3淋失小
微灌是供给作物营养的最有效方式，并能保持土壤良好的物理结构， 可使得作物快速吸收所需营养，比传统灌溉养分淋失率小得多。
长江以南：大棚微灌为主（提高作物产量和品质，减低田间劳动 强度），其次为果树微灌。
山东、东北、华北：温室蔬菜、果树微灌并重。
西北：以棉花、果树为主，其次为荒漠化治理、荒山和道路绿化
1.微灌的发展
新疆沙漠公路滴灌
2.微灌的特点
主要优点：省水；节能；对土壤和地形的适应性强；增产幅
度大、品质好；可利用咸水灌溉。
第四章 微灌法
一、概述 二、微灌的类型 三、微灌系统的组成
一、概述
微灌是微水灌溉的简称，它
是利用微灌系统设备按照作物需 水要求，通过低压管道系统与安
装在尾部（末级管道上）的特制
灌水器（滴头、微喷头、渗灌管 和微管等），将水和作物生长所 需的水和养分以较小的流量均匀、 准确地直接输送到作物根部附近 地土壤表面或土层，使作物根部 土壤经常保持在最佳水、肥、气 状态的灌水方法。
1.微灌的发展
我国自1974年由墨西哥政府赠送我国三套滴灌设备开始引进滴 灌技术以来，已有30年的发展历程，大体经历了以下三个阶段： 第一阶段 (1974 ～1980 年 ) ：引进滴灌设备、消化吸收、设备研 制和应用试验与试点阶段 第二阶段 (1981 ～1986 年 ) ：设备产品改进和应用试验研究与扩 大试点推广阶段 第三阶段 (1987 年至今) ：直接引进国外的先进工艺技术，高起 点开发研制微灌设备产品
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(3)随地球自转的向心加速度和环绕运行的向心加速度不同。 放在地球上的物体随地球自转做匀速圆周运动,所以具有向心加速度,该加 速度是由地球对物体的引力和地面的支持力的合力提供的,是很小的。 环绕地球运行的卫星,具有向心加速度,该加速度完全由地球对它的万有引 力提供。 (4)运行速度和发射速度不同。
典例2 航天员在某星球表面,将一小球从离地面为h高处以初速度v0水平
抛出,测出小球落地点与抛出点间的水平位移为s,若该星球的半径为R,引 力常量为G,忽略自转,则该星球的质量多大?
针对训练2 在某质量分布均匀的星球表面,一物体从离地h高处静止开始下落(引力视 为恒力,阻力可忽略),经过时间t落到地面。已知该行星半径为R,引力常量 为G,忽略星球自转的影响,求: (1)该星球表面的重力加速度大小; (2)该星球的质量; (3)该星球的第一宇宙速度。
典例3 设地球的自转角速度为ω0,地球半径为R,地球表面重力加速度为g,
忽略地球自转的影响,某人造卫星在赤道上空做匀速圆周运动,轨道半径为 r,且r<5R,飞行方向与地球的自转方向相同,在某时刻,该人造卫星通过赤道 上某建筑物的正上方,则到它下一次通过该建筑物正上方所需要的时间为
( D )
解析 因为同步卫星的轨道半径大约为6.6R,根据卫星的运行特点知,轨道 半径越大,卫星运行角速度越小,而同步卫星与地球自转的角速度相同,故 该人造卫星运行的角速度比地球上建筑物运行的角速度大,因此再次出现 在建筑物上方时,说明人造卫星已经比建筑物多走了一圈。故θ卫-θ地=2π,
三、天体运动中的追及相遇问题
在天体运动的问题中,我们常遇到一些这样的问题,比如a、b两物体都绕同 一中心天体做圆周运动,某时刻a、b相距最近,问a、b下一次相距最近或最 远需要多长时间,或“至少”需要多长时间等问题。而对于此类问题的解决 和我们在直线运动中的追及相遇问题在思维上有一些相似的地方,但它也 有其自身的特点。两天体由某次相距最近到下次相距最近,周期小的天体 比周期大的天体多转一周,解决天体运动中的追及相遇问题时,要紧紧地抓 住这一条件。
微重力
据中国航天科技集团五院实践十号卫星副总设计师李春华介绍，实践十号卫星研制成功，将为中国开发出一 个专门用于微重力科学和生命科学的实验平台，使国家的空间微重力研究有了新的技术手段。
射前准备
测试中的实践十号卫星
2016年2月24日凌晨，中国首颗微重力科学实验卫星——“实践十号”运抵酒泉卫星发射中心，为4月的发射 任务进行最后的备战。实践十号卫星是开展微重力科学和空间生命科学研究的科学实验卫星，由中国航天科技集 团公司五院总体部抓总研制。
按照计划，“实践十号”将在轨道上利用太空中微重力等特殊环境，在短短15天的太空飞行中，完成涉及微 重力流体物理、微重力燃烧、空间材料科学、空间辐射效应、重力生物效应、空间生物技术等六大领域的19项实 验。之后，卫星再把实验样品带回地球，为微重力环境及复杂辐射环境中物质运动规律的研究提供依据。“实践 十号”就是太空中临时搭建的一个实验室。
实现方法
在地面获得微重力（mg）的手段主要有落塔或落井（（1~10)s的mg时间，（10e-4~10e-6）g的mg水平）、 抛物线飞行的飞机（20s左右的mg时间，10e-2左右的mg水平）以及各种空间飞行器(数天~数年的mg时间，10e4g的mg水平）。
比如美国NASA GRC的2.2s落塔和5.18s落井，德国ZARM的4.74s落塔，日本JAMIC的10s落井和MGLAB的4.5s 落塔，中国科学院工程热物理所的2s落塔,中国科学院力学研究所国家微重力实验室的3.60s落塔 ;实验飞机主 要有美国的KC-135，法国的A-300，日本的MU-300等；探空火箭主要有美国的Black Brant,德国的TEXUS，日本 的TR-1A等；空间飞行器主要有美国的航天飞机和空间实验室，俄罗斯已坠毁的和平号空间站（Mir）。
微重力流体力学PPT模板
1．自由面不 变形时的小 扰动分析
3．非线性 理论
2．自由面 可变形情形
4．多层不混 溶液体系统
第四章对流和扩散
二、热毛细对流
1
1．矩形容器中的热毛细对流
2
2．柱形液桥的热毛细对流
3
3．半浮区液桥热毛细对流的数 值模拟
4
4．薄层液体的热毛细对流
第四章对流 和扩散
值模拟
06 6 ． 一 种 非稳定性
理论
第四章对流和扩散
四、热毛细对流的振荡机理
7．关于振荡的激发机制
第五章液滴动力学
第五章液滴动力学
一、等温液滴动力学 二、非等温液滴的Marangoni迁移 三、液滴和气泡的相互作用 四、旋转液滴的演化序列和分叉理 论 参考文献
第五章液滴 动力学
一、等温液滴动力学
1
1．双气泡的轴对称理论
2
2．多液滴的轴对称理论
第五章液滴动 力学
四、旋转液滴的演化序列和分叉 理论
0 1 1．旋转液滴的演化
0 2 2．旋转液滴的Thomson-Tait稳定 准则
0 3 3．长期稳定性和动力稳定性
04
4．长期稳定性真实性的实验证 明
0 5 5．结论
第六章微重力材料流体力学
第六章微重力材料流体力学
5
5．小扰动方程的变分 方程
3
3．液桥的Liapunov 稳定理论
6
6．小Weber数和大 Reynolds数情形的不
稳定发展率
第三章毛细现象以及界面的平衡和稳定
五、液桥的流体动力学稳定理论
7．液桥微 重力实验的 结果的分析
8．讨论和 结论
第四章对流和扩散
第四章对流和扩散
材料制备技术 5.5 微重力合成方法.ppt
落管的发展现状：
美国：Marshall 空间飞行中心 的100m、32m一批落管基地。
法国：Grenoble建立50m高落管，具有10-5微 重力场
德国：世界最高的落管，144m。
2020/2/1
10
5.5 微重力合成
（3）失重飞机
原理：水平速度为常数，作平抛运动。 所获微重力时间取决于飞机的性能，初速度越大， 时间越长。 优点：可载人。 2020缺/2/1 点：微重力水平不高（10-3g0），重复性较差。11
但是，常规方法制备的砷化镓单晶，位错密度高、 均匀性差，微沉淀、微缺陷密度高，质量不高，直 接影响器件参数。
2020/2/1
19
5.5 微重力合成
空间实验已证实：在微重力条件下生长砷化镓单 晶能提高质量，特别能改善其均匀性，消除原生 缺陷和生理条纹。但是，空间生长不可能产业化。 因而创造出等效微重力场方法合成砷化镓。
人造卫星 载人飞船 太空实验室 空间站
航天飞机 专用飞行平台，人类掌握了太空往返 、设站的能力。
随着航天技术的不断发展，出现一些列与失重相关 问题，引发了微重力环境的研究。
2020/2/1
4
5.5 微重力合成
通过初期的研究，对微重力环境的取得以下一些 认识：
①在微重力环境下，浮力引起的对流消失或大大 减弱，使过程控制和分析大大简化。
30余年的空间材料研究大致可分为两个阶段： 1969~1979年为空间材料与加工的第一阶段； 20世纪80年代进入第二阶段—微重力科学阶段。
2020/2/1
15
5.5 微重力合成
我国的微重力晶体生长的研究始于20世纪80年代 中期，中科院与航天部合作，与1987年首先应用 我国返回式卫星在空间进行了GaAs单晶体的生长 实验。随后又建立了20米落管，开展了微重力环 境下的金属合金凝固实验。“七五”期间，中科院 组织了“重中之重”项目-微重力科学基础研究，开 展空间晶体生长方法和机制、金属合金无容器制 备过程以及相分离和粗化机制研究，还建立了用于 模拟空间晶体生长过程的激光全息原位实时观测台。
微重力实验技术使用注意事项
微重力实验技术使用注意事项微重力实验技术是一种在太空环境中进行实验的创新方法，它能够提供一个几乎没有重力影响的环境，从而让科学家在研究物质特性、生物反应和工程设计等方面获得更准确的数据和成果。
然而，由于微重力实验技术本身的特殊性，其使用需要一些特殊的注意事项。
首先，通过微重力实验技术进行实验的科学家需要提前进行充分的准备工作。
在实验开始之前，他们必须仔细研究实验目标，明确实验流程和方法，并为实验制定详细的实验计划。
这样可以确保他们能够充分利用微重力实验技术的特殊环境，在实验中取得有效的结果。
其次，使用微重力实验技术进行实验时，科学家必须小心处理实验物品。
由于微重力环境下的物体没有受到地球引力的约束，它们可能会以不同的方式运动和漂浮。
因此，在实验前，科学家需要仔细考虑如何固定实验样品，以确保实验的准确性和安全性。
他们可以使用各种技术和装置，如夹具、吊线等，来稳定和控制实验样品。
同时，科学家还需要注意控制实验环境的温度和湿度。
微重力环境下，热传导和对流几乎不存在，因此，稳定的温度和湿度控制至关重要。
科学家可以使用加热器、冷却器和湿度控制设备等，来维持实验环境的合适温度和湿度范围，以保证实验的准确性和可重复性。
另外，科学家需要注意实验设备的选择和使用。
微重力实验技术需要一些特殊的设备和仪器来实施。
科学家必须选择适合微重力环境的设备，并确保它们能够正常工作。
此外，使用这些设备时，科学家还需要严格按照使用说明和操作规程进行操作，以避免设备故障或实验失控的风险。
此外，科学家还应该注意安全问题。
微重力环境下的实验会带来一些独特的安全风险。
例如，一些实验样品可能会产生有毒或易燃的气体或化学物质。
因此，在进行微重力实验前，科学家必须仔细评估和控制潜在的安全风险，并准备好相应的应急措施和安全设施。
综上所述，微重力实验技术的使用需要一些特定的注意事项。
科学家需要提前准备，小心处理实验物品，控制环境条件，选择适当的设备和仪器，并注意安全问题。
1.4微重力-1
Microgravity Analogs
飞行器飞到45000英尺， 英尺， 飞行器飞到 英尺 俯冲，需要约22秒可进 俯冲，需要约 秒可进 行20次 次
Microgravity Analogs
• Parabolic Flight
• 20-25 seconds of analog microgravity interspersed with hyper G • Too short of µG time for many cell biology experiments • Hyper G may confound interpretation of the data
模拟微重力（10-2g） 模拟微重力（ 完善的3D培养, 完善的3D培养, 共培养 3D培养 高分化度组织
Advantages -Suspension with பைடு நூலகம்inimal mechanical shear
-Low hydrodynamic shear -Promotes tissue morphogenesis -Sufficient mass transfer to support cell metabolism and growth -May share some characteristics with space flight culture
Interactions in Nature
-Gravitational -Electromagnetic -Strong submolecular forces -Weak submolecular forces
重力是上述四个力中最弱的， 重力是上述四个力中最弱的，但有一个大的作用范围
Interactions in Nature
高一物理第四章必备知识点
高一物理第四章必备知识点高一物理第四章必备知识点查字典物理网为大家准备的是高一物理第四章必备知识点，希望可以帮助到你!力重力弹力摩擦力1、力：力是物体之间的相互作用，有力必有施力物体和受力物体。
力的大小、方向、作用点叫力的三要素。
用一条有向线段把力的三要素表示出来的方法叫力的图示。
按照力命名的依据不同，可以把力分为①按性质命名的力(例如：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等。
)②按效果命名的力(例如：拉力、压力、支持力、动力、阻力等)。
力的作用效果：①形变;②改变运动状态.2、重力：由于地球的吸引而使物体受到的力。
重力的大小G=mg，方向竖直向下。
作用点叫物体的重心;重心的位置与物体的质量分布和形状有关。
质量均匀分布，形状规则的物体的重心在其几何中心处。
薄板类物体的重心可用悬挂法确定，注意：重力是万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力，在两极处重力等于万有引力.由于重力远大于向心力，一般情况下近似认为重力等于万有引说明：a、FN为接触面间的弹力，可以大于G;也可以等于G;也可以小于Gb、为滑动摩擦系数，只与接触面材料和粗糙程度有关，与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力FN无关。
② 静摩擦：由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解,与正压力无关.静摩擦力的具体数值可用以下方法来计算：一是根据平衡条件，二是根据牛顿第二定律求出合力，然后通过受力分析确定.(4) 注意事项：a、摩擦力可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反，还可以与运动方向成一定夹角。
b、摩擦力可以作正功，也可以作负功，还可以不作功。
c、摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。
d、静止的物体可以受滑动摩擦力的作用，运动的物体可以受静摩擦力的作用。
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g spacecraft
v Gme 2 R R
2
天体的引力被与其方向相反的惯性力大部分 抵消后，剩余的微弱重力环境，称为微重力 环境。
航天器在实际运行中，常常还会受到地球引力以外 的非引力的干扰和作用，其结果将导致航天器及其 内部的物体获得额外的加速度。此时，物体与物体 之间、物体与航天器之间将产生相互作用力，表现 出“重力”，一般情况下，这种“表观重力”很微 小，被称作微重力。总之，航天器中的微重力环境 是由于航天器在引力场中运行时，受到非引力的作 用而导致的一种诱发环境，是相对于航天器中的失 重或“零重力”环境而言的。
4.2 微重力环境模拟技术
在地面模拟微重力环境是进行空间材料加工必 不可少的先期工作。在微重力环境下，可以了解材 料在空间微重力条件的各种性质，找出空间材料加 工实验的方法，筛选出最可靠，最有经济价值和实 际推广价值的材料，还可为飞行设施提供可靠的设 计依据，确定研制空间飞行装置的可行性。因此， 微重力环境的地面模拟技术是非常重要的。
模拟方法：数学模拟和物理模拟
物理模拟
1、落管
在抽真空的管中，可利用样品的自由落体来获得 微重力条件。管内抽真空，真空度10-4Pa。微重 力水平一般在10-3～10-6 g ，微重时间约4.5s左右， 试验样品较小。 美国马歇尔空间飞行中心建有30m、100m落管。 如30m落管，2.5s； l00m落管， 4.5s
5、地面模拟用的悬浮装置 由于样品处于重力条件下，所以必须应用 悬浮来抵消重力，使样品悬浮起来以便模拟 微重力环境中材料加工过程和物理现象。这 类悬浮装置有CO2激光器加热的空气流悬浮 装置、电子轰击加热的电磁悬浮装置、静电 悬浮装置等。中国已研制成功电磁微重力模 拟装置。
上述地面模拟装置所获得的微重力环境和空间获得 的微重力环境只是一种近似的情况。这些装置获得 的微重力条件不能保持长时间稳定，而且微重力水 平只有10-1g左右，这仅能抵消地球重力的部分影响， 不可能消除惯性力和粘着力的作用，同时悬浮品体
Gme F ma m 2 0 R v 2 Gme 2 0 R R Gme v 7.89km / s R
练习
轨道高度
1 2 3 4 300Km 1000Km 10000Km
地球同步卫星 23h56m4s
飞行速度
运行周期
地球半径：6371Km
微重力环境 卫星轨道为椭圆形，其重力不可能绝 对为零。重力加速度相当于地面重力加速度的10-3 g ～10-6 g 。一般用 g = 9.8m/s2，来表示地面重力 加速度，空间轨道上航天器上的重力加速度值为 10-3～10-6g，这种环境称为微重力环境。
苏联从 1976 年开始用和平 2 号高空探测火箭 进行空间材料制造实验。至1979年，利用火 箭进行了涉及合金凝固、制备新型复合材料 等领域约 70 项技术实验。火箭飞行高度达 500km,微重力持续时间为10～15min,微重力 水平为10-4g以下。
联邦德国和瑞典合作，利用TEXUS探空火箭， 进行微重力技术实验计划，并于1977年开始 用美国的云雀—7探空火箭进行了空间材料实 验，到 1983 年进行了 9 次火箭发射，取得了 晶体生长、新型合金和无容器接触加工等方 面的一系列实验数据与经验。
4、火箭实验 探空火箭是进行空间材料实验的一种较为 理想的工具，它模拟空间微重力时间达5～ 10min ，微重力水平小于10-4g 。用它足以 研究空间材料加工过程中的许多特殊效应， 能对各种新材料、新工艺进行原理性探讨， 能对各类新装置、新系统进行方案性论证试 验。
美国早在 70年代初就开始了空间材料加工研 究，利用黑雁 VC 和奈克 - 黑雁VC 探空火箭进 行实验，截至 1981 年进行了 9 次火箭发射实 验，完成了 49项材料实验，其中包括加工装 置、自动操作原理验证。该实验装置重 50～ 190kg，火箭飞行高度255km, 每次飞行提供 的微重力持续时间为 5 ～ 7min ，微重力水平 为10-4g以下。
3、高空气球
当气球上升至预定高度时，立即切断连接件。实 验舱体自由下降而创造了微重力条件，实验完毕打 开降落伞回收。 法国空间中心进行过高度为35km的气球实验，微 重力时间为15s，微重力水平为10-3g 。 日本的气球实验高度为29km，微重力时间为20s， 微重力水平为10-3g。在高空气球上进行了微重力物 理与材料实验。
2、落塔
落塔不同于落管。它是依靠真空试验箱使样品随箱 一起在落塔内的空气中自由下落。如刘易斯研究中 心的145m带真空落箱的落塔，是用0.45～0.6m厚 的钢筋混凝土围成的降落井，井高155m，直径 8.7m。真空落箱高11m，直径6.1m，箱壁厚1.6～ 2.5cm。微重力时间可达5～10s。当下落132m时 可获10-5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ加速度。
日本于1980年9月开始用 TT—500A火箭进行 材料实验，截止 1983 年已发射了 6 次火箭。 TT-500A 火箭的飞行高度达 300km ，能携带 330kg 有 效 载 荷 ， 提 供 微 重 力 持 续 时 间 达 6min，微重力水平10-4g以下，成功地制造出 弥散镍合金及化合物半导体晶体。
第四章 微重力环境及其模拟技术
4.1 微重力环境
航天器在空间轨道上围绕地球转动是因为航天器具有一定大 小的速度（动能）并受到地球引力的作用，轨道一般为椭圆， 也有圆轨道，以圆轨道为例说明航天器的受力状态，航天器 所受地球引力ƒ的大小为:
航天器在圆轨道上运动， 在理想情况下，所受外 力就是重力，即 f =mg 其方向指向地球中心。 当航天器的速度值达到 第一宇宙速度，重力和 离心力两者抵消。这种 情况称为“失重”。
美国还建有数个落塔，塔高分别为75m、130m和 170m。做了大量的流体静力学、动力学和燃烧试 验，以及对难熔难混合金和复合材料固化等进行了 研究。
法国的落塔，塔高40余米，已进行了1000多次实验。
德国建有314m地下落塔，用于材料生产实验。 日本利用高层建筑开展了金属结晶实验。 中国建有高50m的落塔，进行液体动力学研究。