(文/王尚)本文包含兩個視頻,通過對典型問題的詳細分析,幫助學生更好地理解第一宇宙速度,視頻還講解了萬有引力與向心力公式之間關系的幾個推導過程。
對于對第一宇宙速度基本概念還沒有完全了解的同學,建議在觀看視頻前先閱讀視頻下方的詳細概念解析。
對于高一學生來說,第一宇宙速度是物理試卷的必考點,也是高考物理的核心點之一。
視頻 1
視頻 2
對于已經購買了《身體自我診斷》的同學第一宇宙速度推導,建議大家結合以上兩個視頻,然后再復習《身體自我診斷》主題16中的例2、4、9、10和主題17中的例4、5、6、9,會對這部分內容有更加扎實的理解。
第一宇宙速度的概念
在我們高中物理必修課本2中,有對第一宇宙速度概念的描述:
[物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度叫第一宇宙速度。第一宇宙速度為7.9公里/秒;]
第一宇宙速度概念的先決條件
王尚老師提醒,上述解釋是理想情況,或者說是有前提條件的:
我們假設地球是一個完美的球形體網校頭條,質量分布均勻(沒有山脈等)第一宇宙速度推導,并且忽略地球表面的大氣層。
引力充當第一宇宙速度的向心力
人造衛星繞地球做圓周運動,也必須滿足圓周運動的前提條件,必須有外力提供向心力。
指向圓心的唯一外力是地球對物體的引力。
王上老師注:物體已經離開地面,成為一顆自由衛星,因而不再受到地面支撐力的作用;作用在物體上的只有重力。
而且此時物體已經離開地面,繞著地心旋轉,引力就談不上了。
第一宇宙速度
第一宇宙速度有兩個昵稱:
1航天器最小發射速度
2 航天器的最大運行速度。
在課堂上,很多物理老師都會用一個口頭禪來描述第一宇宙速度,也就是衛星擦過地球的速度。
第一宇宙速度的大小
有些題目講到宇宙飛船做第一宇宙速度時,是指飛船沿著地球表面運動,根據力學理論可以計算出v1=7.9km/s,同學們可以自己看課本上的證明過程,也可以點擊本文底部原文鏈接,到我們高中物理網站上看推導過程。
當炮彈從地面發射到遙遠的地方時,炮彈的速度越高,飛得越遠。當炮彈的速度達到7.9公里/秒時,炮彈就不再回落地面(不考慮大氣層的影響),而是繞著地球飛行一圈。這就是第一宇宙速度。
衛星軌道半徑越大,速度越低
第一宇宙速度也是人造衛星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須的速度。
但隨著海拔高度的升高,地球引力減小,繞地球飛行所需的飛行速度也減小。所有航天器都是在高海拔大氣層外飛行,因此其飛行速度均低于第一宇宙速度。同學們課后可以結合王尚老師上述視頻,自行推導。
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