“嫦娥一号”奔月的主要过程及其其中的物理学原理
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大学物理论文的题目可以有哪些
参考题目:
1.惯性质量与引力质量相等的实验验证。
2.谈谈伽利略的相对性原理。
3.惯性系与非惯性系中物理学规律之间联系的讨论。
4.生活中的惯性力,科里奥利力,举例说明自然界中的科里奥利效应。
5.谈谈角动量守恒及其应用。
6.质心参照系的利用。
7.论述“嫦娥一号”奔月的主要过程及其其中的物理学原理。
8.谈谈刚体中的打击中心问题。
9.谈谈冰箱的工作原理及如何实现冰箱节能。
10.论述汽车发动机与热力学的关系。
11.论述燃煤电厂效率提高的发展趋势。
12.热力学第一定律及其思考。
13.热力学第二定律及其思考。
14.举例说明永动机是不可能制成的。
15.从热力学第二定律的角度论述生命活动的本质。
16.谈谈日常生活中的混沌现象。
17.举例说明乐器中的物理学。
18.谈谈共振的应用及其危害。
19.谈谈阻尼振动的应用及其危害。
20.举例说明多普勒效应及其应用。
21.杨氏双缝干涉实验的结果及其思考。
22.谈谈等厚干涉及其应用。
23.谈谈偏振光的产生及其应用。
24.全息照相在光学工程中的应用。
25.物理与新技术(与自己的专业相结合,比如:“物理与航天技术”、“物理与光学技术”、“物理与发动机”、“物理与生命活动”等)。
关于“嫦娥一号”、“嫦娥二号”的物理题2010年10月1日,中国“嫦娥二号”卫星升空,引起人们极大关注。
嫦娥二号与嫦娥一号对比任务名称嫦娥一号嫦娥二号工程阶段探月一期探月二期运载火箭长征三号甲长征三号丙奔月形式先绕地球7天直飞月球到月时间 14天 5天图片分辨率 120米 10米绕月轨道 200公里 100公里关键技术地月转移轨道控制技术等四项地月转移轨道发射等六项除了直奔月球和近月飞行,相比嫦娥一号的任务,嫦娥二号的任务对运载火箭推力要求更大,入轨精度和控制精度要求更高。
嫦娥—号卫星于2007年10月24日成功发射,经过—年多稳定的在轨运行,实现了精确测控、精密变轨、成功绕月、有效探测等—系列目标,于2009年3月1日受控撞月,光荣地完成了自己的奔月使命。
嫦娥二号是嫦娥—号的备份星,由长三丙火箭发射,它的主要任务是为嫦娥三号实现月球着陆进行部分关键技术试验,并对嫦娥三号着陆区进行高精度成像。
与嫦娥—号相比,嫦娥二号最大的特点就是飞向月球更快了。
嫦娥—号环绕地球飞了7天,经过4次变轨,最终才飞向月球,而嫦娥二号将直接飞向月球,飞行时间大概需要120个小时。
2010年9月25日下午,在西昌卫星发射中心进行了嫦娥二号发射前第三次合成演练。
合成演练是近似实际发射状态的真实模拟。
当零号指挥员发出清晰的口令,拥抱嫦娥二号的二号发射架缓缓打开,通体洁白的嫦娥二号星箭组合体款款玉立在眼前。
在嫦娥二号卫星舱外,“中国探月”四个大字分外醒目,在火箭中部,清晰地标明了运载嫦娥二号卫星火箭的型号:“CZ-3C”,火箭底部有两个助推火箭排列左右。
10月1日18:59:57 嫦娥二号升空,19:25 星箭分离卫星入轨,2日03:39 首次地月成像,12:25 首次中途轨道修正,3日12:25 取消第二次中途修正计划,4日设备全开机,5日07:00 传回首批数据,6日11:38 第一次近月制动成功,7日13:30 轨道面机动完成,8日11点03分第二次近月制动完成,9日11:32:27第三次近月制动完成…关于“嫦娥一号”、 “嫦娥二号”的物理题, 也会引起老师和同学的关注:1.(2008年高考广东卷第12题 )图如是“嫦娥一号奔月”示意图,卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨,进入地月转移轨道,最终被月球引力捕获,成为绕月卫星,并开展对月球的探测。
卫星是如何飞到月球的原理
卫星飞往月球的过程可以概括为以下几个步骤:
1. 发射卫星:卫星首先通过火箭从地球发射到太空。
火箭将卫星送入地球轨道,然后将其进一步加速,使其脱离地球引力而进入太空。
2. 轨道转移:一旦卫星脱离了地球引力,它需要进行轨道转移以实现飞往月球的目标。
这意味着卫星需要改变其轨道,以离开地球轨道并进入通向月球的轨道。
3. 利用引力助推:卫星到达太空后,可以利用天体的引力来加速。
通过适时使用太阳、月球和地球的引力,卫星可以获得额外的速度和能量,以便抵达月球。
4. 火箭推进:当卫星接近月球时,它需要使用自身的火箭推进系统来减速并进入月球轨道。
火箭推进器会点燃,产生推力以改变卫星的速度和方向,使其进入月球所需的正确轨道。
5. 进入月球轨道:一旦卫星减速并接近月球,它将进入一个稳定的月球轨道。
这个轨道可以是绕月球旋转的椭圆轨道,也可以是较低的近月点轨道,使卫星可以更接近月球表面。
总之,卫星飞往月球的原理是通过发射、轨道转移、引力助推和火箭推进等一系列过程,将卫星送入月球轨道,并确保它在月球周围稳定运行。
03 嫦娥奔月—万有引力与航天嫦娥工程2004年,中国正式开展月球探测工程,并命名为"嫦娥工程"。
嫦娥工程分为"无人月球探测""载人登月"和"建立月球基地"三个阶段。
2007年10月24日18时05分,"嫦娥一号"成功发射升空,在圆满完成各项使命后,于2009年按预定计划受控撞月。
2010年10月1日18时57分59秒"嫦娥二号"顺利发射,也已圆满并超额完成各项既定任务。
2012年9月19日,月球探测工程首席科学家欧阳自远表示,探月工程已经完成嫦娥三号卫星和玉兔号月球车的月面勘测任务。
嫦娥四号是嫦娥三号的备份星。
嫦娥五号主要科学目标包括对着陆区的现场调查和分析,以及月球样品返回地球以后的分析与研究。
中国人的探月工程,是在为人类和平使用月球迈出了新的一步。
中文名称:嫦娥工程外文名称:Chang e project别称:中国月球探测工程起始时间:2004年3月1日阶段区分:3个阶段科学目标:四大科学目标工程目标:5项首席工程师:欧阳自远工程组成:5大系统嫦娥一号目标:绕月飞行并进行对其探测嫦娥二号目标:嫦娥一号的改进型嫦娥三号目标:在月面进行软着陆嫦娥四号目标:嫦娥三号的备份星嫦娥五号目标:采样返回嫦娥七号目标:模拟载人登月嫦娥一号卫星"嫦娥一号"(Chang'E1)是中国自主研制、发射的第一个月球探测器。
中国月球探测工程嫦娥一号月球探测卫星由中国空间技术研究院承担研制,以中国古代神话人物嫦娥命名,嫦娥奔月是一个在中国流传的古老的神话故事。
嫦娥一号主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。
整个"奔月"过程大概需要8-9天。
嫦娥一号将运行在距月球表面200千米的圆形轨道上。
嫦娥一号工作寿命1年,计划绕月飞行一年。
航天员怎么上月球的原理航天员上月球的原理涉及到许多科学原理和技术手段。
下面我将详细介绍航天员上月球的原理。
首先,航天员上月球的第一步是发射。
航天员需要搭乘火箭升空,火箭是将航天器送入太空的工具。
火箭原理利用牛顿第三定律,通过喷射高速燃气产生巨大的推力,将航天器推入太空。
在发射过程中,火箭将燃料燃烧产生的废气后排出,形成向上的推力,从而克服重力,使航天器能够逐渐加速升空。
火箭的发射需要考虑到地球的自转速度并计算航天器的发射窗口。
自转速度是因为地球的旋转而带有一定速度,这意味着航天器在发射时需要获得一定的水平速度。
此外,航天员还需要选取发射角度,以使火箭能够跳出地球的引力势阱。
发射时的角度和速度必须经过精确计算,以确保航天器能够飞向正确的轨道。
一旦航天器脱离地球轨道并进入近地轨道,接下来的一步是进行转移轨道。
航天器需要采用地球引力助推来获得足够的速度离开地球轨道并进入月球轨道。
这种引力助推的技术也被称为重力助推,它利用了行星或天体的引力来改变航天器的轨道。
经过地球引力助推后,航天器将进入月球引力势阱。
月球的引力将开始对航天器产生作用,并引导航天器进入月球轨道。
在进入月球轨道后,航天器需要准确计算速度和角度,以确保能够成功降落在月球表面。
航天器降落在月球表面的主要方式是利用火箭发动机的低速燃烧,逐渐减小速度并稳定着陆。
在着陆过程中,月球表面的重力将开始对航天器产生作用,而航天员需要通过调整火箭喷射的力量和方向来控制航天器的下降速度和着陆位置。
一旦航天器成功降落在月球表面,航天员就可以执行各种任务,包括科学研究、探索和采样等。
航天员将进行宇航服穿戴,因为在月球表面没有适宜的大气层和重力环境,宇航服能够为航天员提供所需的氧气、热量和防护等。
最后,航天员返回地球的过程也是非常关键的一步。
在返回地球之前,航天员需要将他们在月球上采集的样本和数据带回航天器。
在返回地球的过程中,航天器将再次利用重力助推的原理,通过地球引力来调整航天器的轨道,并以足够的速度进入大气层。
嫦娥如何奔月──谈航天器的发射嫦娥如何奔月──谈航天器的发射1.人类的梦想自古以来,人类遥望广袤而深邃的星空,在感叹宇宙变幻莫测的同时,企盼有朝一日能离开地球,飞向星球。
由此产生出许多美妙而动人的神话,如我国古代的“嫦娥奔月”,以及古希腊“伊卡尔飞向太阳”等故事来。
它寄托了人类对宇宙的关注和向往,也表达了渴望能飞到其他星球的心情。
唐代著名大诗人李白也为此留下了“羽驾灭去影,飙车绝回轮”的诗句。
1896年,世界上出现了航空史上的第一个激动人心的奇迹。
美国华盛顿史密森学会的一位秘书──天文学家兰利,根据16世纪达·芬奇对鸟类飞翔的研究,制作了一架令人惊叹不已的9磅重的蒸汽动力飞机模型。
当年的5月6日下午3点5分,这个模型从波托马河上的一艘游艇上发射出去,在天空依靠蒸汽动力足足飞行了0.5英里。
这在当时,成了一条广为传播的重要新闻。
到1903年的12月17日,美国的奥维尔·莱特和威尔伯·莱特兄弟,成功地将装有马达的载人双翼飞机飞上了天空。
从此,载人的“航空时代”在美国加利福尼亚州的基迪霍克村静悄悄地开始了。
但到此为止,所谓人类征服太空,也只是意味着只能在近地空间内穿云破雾,在大气层内绕地球飞行而已,人类还无法冲破地球万有引力的束缚,打开太空之“天门”,到大气在运载手段上有了新的飞跃。
3.火箭推进与齐奥尔科夫斯基公式推导宇宙飞船、导弹等均以火箭为动力。
由于燃料不断燃烧,火箭体质量不断减少,因而火箭体是一个变质量物体。
下面,我们运用动量守恒定律来讨论火箭体飞行的速度。
设t时刻火箭总质量(包括内部运载的燃料质量)为,到t时刻为止已喷出的燃料气体质量为,是初始时刻火箭总质量,是燃料喷完后的火箭质量。
由于体系总质量守恒(所有速度还都远小于光速,故可不计相对论效应),在t时刻的与之和就等于,它是一个常数,即①等式两边取微分,因,就有②这表示在时间这一微小间隔内喷出气体质量()等于同时引起的火箭质量的减小量()而。
第三讲嫦娥奔月一、嫦娥一号卫星奔月成功2007年10月24日18时5分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭将嫦娥一号卫星成功送入太空。
嫦娥一号是我国自主研制的第一颗月球探测卫星。
1.奔月时间:10月24日18时29分,星箭成功分离之后,嫦娥一号卫星进入近地点为205公里,远地点为50930公里,首先进入周期为16小时的超地球同步轨道。
在花费16小时围绕地球一圈后,地面将发出加速的指令。
于是“嫦娥一号”将上升到周期为24小时的轨道。
一天之后,回到中国上空的“嫦娥一号”再次加速,并升入周期为48小时的轨道。
在两天后,地面发出指令,卫星加速进入奔月轨道。
经过5天的太空之旅,“嫦娥一号”将为月球引力所捕获,逐渐减速后,将最终停留在距离月球表面200公里的月球极地轨道上。
嫦娥奔月的整个过程也完成了。
嫦娥一号在地球轨道上将进行4次变轨,让卫星不断加速,进入地月转移轨道。
每次近地点加速的时间只有短短的几分钟,必须在短时间内及时向卫星发出指令,而卫星发动机必须精确响应,否则卫星就有可能飞向别的方向。
到达月球引力范围后,将通过3次近月制动,建立起距月球200公里的绕月球两极飞行的圆轨道,进行绕月探测飞行。
2.探测任务:完成四大科学探测任务:①获取月球全表面三维图像②分析月球表面化学元素和物质类型的含量和分布③探测月壤特性④探测4万至40万公里间地月空间环境3.五大系统:绕月探测工程由卫星系统、运动载火箭系统、发射场系统、测控系统和地面应用系统五大系统组成。
绕月探测工程的实施,对于推动我国航天事业在空间领域的发展,提升自主创新能力,促进科学技术进步具有重要意义。
4.嫦娥一号是月球探测器:外形主要是中间有一个两米左右的立方体,左右各伸展出两块太阳电子帆板,各有六、七米长,展开有十五、六米长的范围。
太阳帆板展开是为了接受太阳光发电所用,上下有两个天线,是和地面通信所用的,下面还有一些小的天线,另外还有一些仪器的探头伸出来。
“嫦娥一号”奔月的主要过程及其其中的物理学原理
——crpb
摘要本文通过对“嫦娥一号”奔月主要过程的介绍,说明一些与其相关的物理学原理。
关键词圆周运动;开普勒第二定律;第一宇宙速度;动量守恒定律
1 引言
2007年10月24日18时05分,长征三号甲运载火箭搭载“嫦娥一号”探月卫星直冲云霄,奔向遥远的月球,成功地进入环绕地球的预定轨道。
探月工程是一项很高端的前沿科技问题,尤其是“嫦娥一号”奔月过程尤为复杂,但其中所涉及的物理原理并不太深奥,其中的一些力学原理以及天体运动的知识在中学物理中就已经学过。
2“嫦娥一号”奔月的主要过程
1.升空
2007年10月24日18时05分,“嫦娥一号”探月卫星在长征三号甲运载火箭搭载下升空,成功地进入环绕地球的预定轨道(即16小时轨道)。
2.环绕地球运行
(1)第一次变轨。
25日17时55分,北京航天飞行控制中心向在太空飞行的“嫦娥一号”卫星发出变轨指令,指令发出130秒后,卫星近地点高度由约200公里抬高到约600公里,变轨圆满成功。
这次变轨是“嫦娥一号”卫星在约16小时周期的大椭圆轨道上运行一圈半后,在第二个远地点时实施的。
(2)第二次变轨。
26日17时33分,开始实施第二次变轨,这是卫星的第一次近地点变轨。
北京飞控中心向在太空飞行了3圈处于近地点的“嫦娥一号”卫星发送了高精度控制指令,卫星主发动机准时点火,使卫星进入24小时周期椭圆轨道,远地点高度由5万多公里提高到7万多公里。
这次变轨为卫星在预定时间到达设计的地月转移入口点创造了条件。
(3)第三次变轨。
29日18时01分,“嫦娥一号”卫星成功实施第三次变轨,这也是卫星入轨后的第二次近地点变轨。
“嫦娥一号”卫星在24小时轨道飞行第3圈时,远望三号测量船在近地点顺利发现目标,把相关数据传送到北京航天飞行控制中心,同时把有关指令发至“嫦娥一号”卫星。
实行这次近地点变轨后,卫星由24小时周期轨道进入48小时周期椭圆轨道,远地点高度将由7万多公里提高到12万多公里。
3.实现绕地、月转移
31日17时15分,“嫦娥一号”卫星接到指令,发动机工作784秒后,正常关机。
17时28分“嫦娥一号”在48小时周期轨道上运行1圈后,成功实施第三次近地点变轨,顺利进入地、月转移轨道,开始飞向月球。
这也是卫星入轨后的第四次变轨。
进入地、月转移轨道后,“嫦娥一号”卫星在地月转移轨道只进行了一次中途修正,就直飞月球捕获点。
4.环绕月球运行
(1)第一次制动。
11月5日11时37分,北京航天飞行控制中心对“嫦娥
一号”卫星成功实施了第一次近月制动,顺利完成第一次“太空刹车”动作,月球捕获卫星,卫星成功进入12小时绕月椭圆轨道。
这次制动的目的是,降低“嫦娥一号”卫星的飞行速度,以防逃逸月球。
(2)第二次制动。
11月6日11时35分,北京航天飞行控制中心对“嫦娥一号”卫星成功实施了第二次近月制动,卫星顺利进入周期为3.5小时的环月小椭圆轨道。
第二次近月制动主要目的是使“嫦娥一号”进一步降低飞行速度,使其进入“过渡”轨道,从而为卫星最终进入工作轨道做准备。
(3)第三次制动。
11月7日8时24分,“嫦娥一号”卫星主发动机点火,实施第三次近月制动。
8时35分,“嫦娥一号”卫星主发动机关机,第三次近月制动结束。
“嫦娥一号”卫星从近月点高度212公里、远月点高度8617公里的椭圆轨道,成功调整到周期127分钟、高度200公里的极月圆圆形轨道,从而正式进入科学探测的工作轨道。
至此,“嫦娥一号”经过长途跋涉,耗时13天14小时30分钟终于成为月球的一颗“人造卫星”。
“嫦娥一号”奔月的主要过程
3“嫦娥一号”飞行过程涉及到的主要物理原理
1.升空过程中的物理原理
在“长三甲”运载火箭将“嫦娥一号”送入太空的过程中,要求其发射速度至少到第一宇宙速度及最小发射速度:
v^2/r=g =>v=(gr)^(1/2)=(9.8*6.4)^(1/2)≈7.9(km/h)
只有这样才能保证“嫦娥一号”不至被火箭“抛出”后落回地面。
运载火箭上升过程中所遵从的物理原理是动量定理及动量守恒定律(近似情况下,可视整个系统的动量守恒)
Ft=mv′-mv=p′-p
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
即火箭在氢气燃料燃烧后向下喷出火焰所施加的持续反冲力作用下,加速上升,由于“长三甲”是捆绑式分级火箭,每当抛出一级火箭后,整个运载火箭的质
量就大大减小,这样就能获得更大的加速度,直至将“嫦娥一号”的速度提升到发射速度。
根据牛顿第二定律:F=mv,物体在一定力的作用下,其的质量越小,所能获得的加速度就越大
2. 环绕地、月运行过程中所遵从的物理原理
“嫦娥一号”在环绕地、月运行过程中,分别以地球与月球所施加的万有引力为其做圆周运动的向心力,飞行的高度不同,其运行的速度不同。
F=GMm/(r+h)^2 (G=6.67259×10^-11N•m^2/kg^2)
F=ma=mv^2/(r+h) =>v=(GM/(r+h))^1/2
根据开普勒第二定律(在椭圆轨道上,行星与所绕天体的连线(矢径r),在单位时间内,扫过相同面积),在近地、月点运行的速度快,而在远地、月点运行的速度慢(即卫星离地、月的距离越远其运行的速度就越小)。
在“嫦娥一号”数次变轨(绕地、月)的过程中,由于其距离地、月表面的高度不同,其绕行的速度也就不一样。
3.绕地、月转移(由“绕地”向“绕月”转移和由“绕月”向“绕地”转移)过程中所遵从的物理原理
由于地球与月球的质量相差甚远,卫星要实现地、月之间的转移,就需要改变其运行的速度,否则就无法逃脱地球或月球的吸引。
参考文献:张传军,“嫦娥”巡天看中华,科学普及出版社,2007-11-1
航天器工程(SPACECRAFT ENGINEERING )2009 18(2)。