神舟五号飞船中的物理问题
高考物理知识点专题之万有引力与航天 专题04 神州飞船(解析版)
04 神州飞船—万有引力与航天神舟飞船是中国自行研制，具有完全自主知识产权，达到或优于国际第三代载入飞船技术的飞船。
神舟号飞船是采用三舱一段，即由返回舱、轨道舱、推进舱和附加段构成，由13个分系统组成。
神舟号飞船与国外第三代飞船相比，具有起点高、具备留轨利用能力等特点。
神舟系列载人飞船由专门为其研制的长征二号F火箭发射升空，发射基地是酒泉卫星发射中心，回收地点在内蒙古中部的四子王旗航天着陆场。
截至2019年4月24日，神舟飞船、天舟飞船正在进行正(试)样产品组批生产。
各型号概览1. 一质量为8.00×104 kg 的太空飞船从其飞行轨道返回地面。
飞船在离地面高度1.60×105 m 处以7.5×103 m/s 的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为100 m/s 时下落到地面。
取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小取为9.8 m/s 2。
（结果保留2位有效数字） （1）分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能；（2）求飞船从离地面高度600 m 处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。
【解析】（1）飞船着地前瞬间的机械能为20021mv E k =① 式中，m 和v 0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率。
由①式和题给数据得8kp 4.010J E =⨯②设地面附近的重力加速度大小为g ，飞船进入大气层时的机械能为212h h E m mgh =+③ 式中，v h 是飞船在高度1.6×105m 处的速度大小。
由③式和题给数据得122.410J h E =⨯④（2）飞船在高度h' =600 m 处的机械能为21 2.0()2100h h E m v mgh ''=+⑤由功能原理得k0h W E E '=-⑥式中，W 是飞船从高度600m 处至着地瞬间的过程中克服阻力所做的功。
神舟五号载人宇宙阅读理解附答案精选
⑴我国神舟五号载人宇宙飞船在2003年10月的顺利发射升空与平安返回，是我国载人航天的历史性突破。
它从天外下凡返回地球，过程复杂，场面惊心动魄。
⑵当宇宙飞船以第一宇宙速度(7.9公里/秒)进入大气层时，飞船的外壁与空气剧烈摩擦，产生极大量的热，在距离地面60公里左右的稠密大气层区域，其表层温度可以到达1000~3000摄氏度，整个机身变成一个炽热耀眼的火球(就像我们常见到的火流星一样)。
进入距离地面80~40公里区域时，由于周围空气在高温下电离，宇航员与地面的无线电通讯会暂时中断，进入黑障区，就连雷达也无法发现它的踪迹⑶飞船返回舱中有宇航员和珍贵的仪器资料，必须保证它顺利通过大气层平安返回地面，必须为它研究制造一件避火衣。
⑷由于宇宙飞船只使用一次，科学家为它(A)精心设计了一件奇妙的避火衣，它(B)是用瞬时耐高温材料制成的。
这(C)是一种由特殊纤维材料或多孔颗粒加上有机物组成的低导热复合材料，这一层材料的厚度经过精心计算设计，在宇宙飞船不同部位的厚度是不同的。
⑸当飞船返回舱由太空下凡通过大气层，与空气剧烈摩擦产生大量的热量时，这件避火衣就会引火烧身，自己先燃烧起来，其中大量的有机物会发生化学分解和汽化，带走极大量的热量。
更奇妙的是，避火衣在燃烧自己的同时，还形成一层厚厚的多孔炭化层，紧紧地附着在返回舱的外壁，这一炭化层具有极好的隔热效能，在它严密的包裹下，能有效地防止外界热量传入舱内，使返回舱中的温度保持在35摄氏度以下，保证了宇航员的平安。
⑹这种自我牺牲的一次性避火衣设计十分巧妙，结构相比照拟简单，重量就比拟轻，本钱自然也就比拟低，具有双重奇妙功能，使宇宙飞船顺利下凡，为宇航事业做出了卓越的奉献。
1.请根据文意，概括宇宙飞船下凡时的惊心动魄的场面。
⑵段中有两处使用了括号，这两处括号中的内容在表达上分别有什么作用?第一处：第二处：⑷段中三个加点的词在文中分别指代什么内容?A.它：B.它：C.这：4.文中能表达避火衣自我牺牲特点的词语是。
联系“神舟五号”物理问题解析
联系“神舟五号”物理问题例析山东 荆长城2003年10月15日，我国宇航员杨利伟乘坐我国自行研制的载人飞船成功发射，这标志着我国的航天事业发展到了很高的水平，成为世界上第三个载人飞船上天的国家。
一、.为了使飞船顺利升空，飞船需加一个加速过程，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表面时的重力的比值，称为耐受力值，用k 表示。
在选拔宇航员时，要求他在此状态的耐受力值为124≤≤k ，（这次飞行杨利伟的k 值约为10），求飞船在竖直向上发射时加速度值的变化范围。
二、若飞船绕地球运行的轨道离地面高度为400km ，已知地球半径为6400km ，地球表面重力加速度g=10m/s ，求此飞船的速度。
（保留三位有效数字）答案与提示：对座椅的压力为kmg F N =，据牛顿第二定律ma mg F N =-，g k a )1(-=，所以22/110/30s m a s m ≤≤，卫星的向心力由万有引力提供，r v m r Mm G 22=，其中r =6800km ，又因mg R Mm G =2，所以s km rgR v /76.72==。
三、2003年10月16日早，在太空遨游14圈的“神舟五号”载人宇宙飞船返回舱按预定计划，安全降落在内蒙古中部草原。
这是我国第一次成功发射载人宇宙飞船，杨利伟成功的完成了飞行任务，被称为“中国太空第一人”。
这是中国儿女的骄傲，必将激发我们进一步学习科学知识的信念，勇攀科学颠峰的斗志。
已知“神舟五号”飞船在返回时先要进行姿态调整，飞船的返回舱与留轨舱分离，返回舱以大约8km/s 的速度进入大气层，当返回舱距地面30km 时，返回舱上的回收发动机启动，相继完成拉出天线、抛掉底盖等一系列动作。
在飞船返回舱距地面20km 时，速度减为200m/s 而匀速下降，此阶段重力加速度为g '，返回舱所受空气阻力为s v f 221ρ=，其中ρ为大气的密度，v 是返回舱的运动速度，s 为阻力面积。
万有引力定律的应用练习题含答案及解析
万有引力定律的应用练习题含答案及解析一、高中物理精讲专题测试万有引力定律的应用1．一艘宇宙飞船绕着某行星作匀速圆周运动，已知运动的轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，行星半径为求：(1)行星的质量M；(2)行星表面的重力加速度g；(3)行星的第一宇宙速度v．【答案】（1）（2）（3）【解析】【详解】(1)设宇宙飞船的质量为m，根据万有引力定律求出行星质量(2)在行星表面求出:(3)在行星表面求出:【点睛】本题关键抓住星球表面重力等于万有引力，人造卫星的万有引力等于向心力．2．在地球上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把质量为m的物体P置于弹簧上端，用力压到弹簧形变量为3x0处后由静止释放，从释放点上升的最大高度为4.5x0，上升过程中物体P的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。
若在另一星球N上把完全相同的弹簧竖直固定在水平桌面上，将物体Q在弹簧上端点由静止释放，物体Q的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中虚线所示。
两星球可视为质量分布均匀的球体，星球N半径为地球半径的3倍。
忽略两星球的自转，图中两条图线与横、纵坐标轴交点坐标为已知量。
求：(1)地球表面和星球N 表面重力加速度之比； (2)地球和星球N 的质量比；(3)在星球N 上，物体Q 向下运动过程中的最大速度。
【答案】(1)2:1(2)2:9(3)0032v a x = 【解析】 【详解】（1）由图象可知，地球表面处的重力加速度为 g 1=a 0 星球N 表面处的重力加速度为 g 2=00.5a 则地球表面和星球N 表面重力加速度之比为2∶1 （2）在星球表面，有2GMmmg R = 其中，M 表示星球的质量，g 表示星球表面的重力加速度，R 表示星球的半径。
则M =2gR G因此，地球和星球N 的质量比为2∶9（3）设物体Q 的质量为m 2，弹簧的劲度系数为k 物体的加速度为0时，对物体P ：mg 1=k·x 0对物体Q ：m 2g 2=k ·3x 0联立解得：m 2=6m在地球上，物体P 运动的初始位置处，弹簧的弹性势能设为E p ，整个上升过程中，弹簧和物体P 组成的系统机械能守恒。
中考物理神舟5号考题无附答案试题
中考物理 神舟5号 考题(无附答案)时间：2022.4.12 单位： ……*** 创编者： 十乙州1．〔04〕以下过程中没有利用大气压的是( )。
2. (04)神舟五号——我们的飞天梦2003年10月15日9时，随着HY 发动机的轰鸣，HY 二号F 运载HY 将我国第一艘载人航天飞船“神舟五号〞送入太空，实现了中华民族五千年的飞天梦。
小宇利用星期天到会展中心观看了有关“神舟五号〞的航天展，他搜集了一些问题，回到班中想要考考你：〔1〕.HY 二号FHY ：它的发动机工作时将内能转化为 能。
它是利用向后喷出气流而使自身受力前进的，这是运用了力的作用是 的道理。
〔2〕.飞船上的太阳能电池翼：是为飞船提供能源的装置。
它的作用是将太阳能转化为 能。
〔3〕.飞船的运行过程：飞船沿椭圆轨道围绕地球运行了1 4圈，轨道上离地面最近点200 km ，最远点3 5 O km 。
从远地点到近地点运行的过程中，飞船的速度 ，势能 。
资料库——HY 发动机它是喷气发动机的一种，自带燃料和氧化剂，它工作时不需要空气，可以在大气层外工作。
点火后，燃料和〔4〕.太空生活与工作：假设不穿太空服，只带氧气瓶，航天员能否走出舱外?运用你所学的物理知识说出一条理由。
答： (填“能〞或者“不能〞)。
因为舱外。
〔5〕.返回大气层：这时飞船与大气层发生剧烈摩擦，变成一个火球，将能转化为能。
因此给飞船降温非常重要。
一种重要的降温方式就是“烧蚀防热〞：在飞船外表涂有一层高分子固体材料，让这些材料在发生物态变化时吸收热量。
你认为可能发生的物态变化有、、，理由是这些物态变化都是过程。
〔6〕.降落：飞船间隔地面15 km时，速度到达200 m／s。
假设不翻开降落伞，那么速度保持不变，飞船落到地面仅仅需要秒的时间是。
3.〔04〕“神舟〞五号飞船在轨道上正常运行时，飞船上的电子仪器都依靠太阳能电池供电，太阳能电池能把接收到的太阳能的20%转化为电能，“电流，那么每小时照射到一片单晶硅电池上的太阳能为______J，“神舟〞五号飞船绕地球飞行14圈后返回大气层，向地面靠近，由于空气阻力的作用，飞船的机械能将_________,势能将_________(选填〔增大、减小、或者不变〕。
神舟飞船发展历程及在物理教学中的应用
神舟飞船发展历程及在物理教学中的应用神舟系列飞船的发射成功 , 不仅振奋民族精神 ,激励广大学生发奋学习, 勇攀高峰 , 也是对青少年进行科普教育的良好契机. "神舟飞船”的发射和运行涉及到许多的物理学知识, 而一般的物理课本中对此阐述不够或内容比较分散, 本文就相关知识点作了整理和概括, 并进行适当地阐述 , 以激发学生的学习物理的兴趣 .下面我们先来回顾一下神舟系列的发展历史：神舟一号样品飞船发射：1999年11月20日；返回：1999年11月21日。
第一艘无人实验飞船神舟一号飞船在酒泉卫星发射场发射升空。
经过21小时飞行，在完成预定的科学试验后成功着陆。
神舟二号正样飞船发射：2001年1月10日；返回：2001年1月16日。
是中国第一艘正样飞船。
神舟三号模拟载人发射：2002年3月25日；返回：2002年4月1日。
飞船上搭载了一个特殊乘客“模拟人”，为把中国航天员送入太空打下了基础。
神舟四号救生模式发射：2002年12月30日；返回：2003年1月5日。
8种救生模式确保在不同阶段若出现意外都能保证航天员安全返回。
神舟五号首次载人发射：2003年10月15日；返回：2003年10月16日；航天员：杨利伟。
中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家。
神舟六号多人多天发射：2005年10月12日；返回：2005年10月16日；航天员：费俊龙、聂海胜。
在绕地球飞行76圈后返回，实现多人多天飞行。
神舟七号太空行走发射：2008年9月25日；返回：2008年9月28日；航天员：翟志刚、刘伯明、景海鹏。
中国成为世界上第三个实现太空行走的国家，中国人的第一次舱外活动进行了19分35秒。
神舟八号空间交会发射：2011年11月1日；返回：2011年11月17日。
无人飞船与天宫一号实施自动交会对接，这是中国首次空间交会对接试验。
神舟九号人控对接发射：2012年6月16日；返回：2012年6月29日；航天员：景海鹏、刘旺、刘洋。
神舟飞船中的物理知识及中考题型
神舟飞船中的物理知识及中考题型
神舟飞船是中国自主研制的载人航天器，其飞行过程涉及到许多物理知识。
在中学物理中也会涉及到与之相关的知识点，因此，可以通过神舟飞船来复习和巩固这些知识点，并且预测一些可能出现的中考题型。
1. 物理原理
神舟飞船的飞行过程涉及到许多物理原理，包括牛顿运动定律、万有引力定律、牛顿第二定律、万有引力定律、动量守恒定律、能量守恒定律等等。
这些物理原理在中学物理中都有详细的讲解，对于复习和巩固这些知识点非常有帮助。
2. 中考题型
在中考物理考试中，涉及到的考点包括力、能量、机械波、电、磁、光等多个方面。
在与神舟飞船相关的考点中，可能出现的题型包括：力的合成、牛顿第二定律、万有引力定律、动量守恒定律、能量守恒定律、电磁感应等等。
这些题目可能是选择题、填空题、计算题或者简答题等不同类型的题目，需要我们在平时的学习中认真掌握和练习。
总之，通过对神舟飞船中的物理知识的学习和理解，我们可以更好地掌握中学物理中的相关知识点，并且为中考物理考试做好充分的准备。
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高中数学 神舟五号的轨道趣味素材.doc
用心 爱心 专心 神舟五号的轨道
我国首位宇航员杨利伟乘坐“神舟五号”载人飞船，于北京时间2003年10月15日9时，在酒泉卫星发射中心成功升空，“神舟五号”全长8.86m ，质量为7990kg ，飞船在达到预定的椭圆轨道后运行的轨道倾角为42.4度，近地点高度200km ，远地点高度350km ，实行变轨后，进入离地约350km 的圆轨道上运行，飞船运行14圈后，于16日凌晨在内蒙古安全着陆.这标志着我国首次载人航天飞行获得圆满成功，成为世界上第三个掌握载人航天飞行技术的国家.
例 “神舟五号”飞船的运行轨道是以地球的中心F 为左焦点的椭圆，测得近地点A 距离地面1r 千米，远地点B 距离地面2r 千米，地球的半径为R 千米，关于椭圆有以下四种说法：①焦距长为21r r -；②短轴长为12()()r R
r R ++；③离心率为21122r r e r r R -=
++． 以上说法正确的有 ．
解：如图，设椭圆长轴长为2a ，短轴长为2b ，焦距为2c ，
则2a c r R +=+，1a c r R -=+，
1222r r R a ++=∴，212r r c -=，22122112(2)()()()44r r R r r b r R r R ++-=-=++． 21122r r c e a r r R
-==++∴． 故正确说法有①，③．
评注：本题综合了数学、地理学、物理学知识于一体，由“地球中心”、“近地点”、“远地点”、利用平面解析几何的知识，建立数学模型，不难解决实际问题．。
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(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。
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？
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 :
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、
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) 。
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？
(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
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 )
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：
“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.
• 2、完成本节练习各题。
•再见
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。
机械能不变。
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