(文/王尚)本文包含两个视频,通过对典型问题的详细分析,帮助学生更好地理解第一宇宙速度,视频还讲解了万有引力与向心力公式之间关系的几个推导过程。
对于对第一宇宙速度基本概念还没有完全了解的同学,建议在观看视频前先阅读视频下方的详细概念解析。
对于高一学生来说,第一宇宙速度是物理试卷的必考点,也是高考物理的核心点之一。
视频 1
视频 2
对于已经购买了《身体自我诊断》的同学第一宇宙速度推导,建议大家结合以上两个视频,然后再复习《身体自我诊断》主题16中的例2、4、9、10和主题17中的例4、5、6、9,会对这部分内容有更加扎实的理解。
第一宇宙速度的概念
在我们高中物理必修课本2中,有对第一宇宙速度概念的描述:
[物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫第一宇宙速度。第一宇宙速度为7.9公里/秒;]
第一宇宙速度概念的先决条件
王尚老师提醒,上述解释是理想情况,或者说是有前提条件的:
我们假设地球是一个完美的球形体网校头条,质量分布均匀(没有山脉等)第一宇宙速度推导,并且忽略地球表面的大气层。
引力充当第一宇宙速度的向心力
人造卫星绕地球做圆周运动,也必须满足圆周运动的前提条件,必须有外力提供向心力。
指向圆心的唯一外力是地球对物体的引力。
王上老师注:物体已经离开地面,成为一颗自由卫星,因而不再受到地面支撑力的作用;作用在物体上的只有重力。
而且此时物体已经离开地面,绕着地心旋转,引力就谈不上了。
第一宇宙速度
第一宇宙速度有两个昵称:
1航天器最小发射速度
2 航天器的最大运行速度。
在课堂上,很多物理老师都会用一个口头禅来描述第一宇宙速度,也就是卫星擦过地球的速度。
第一宇宙速度的大小
有些题目讲到宇宙飞船做第一宇宙速度时,是指飞船沿着地球表面运动,根据力学理论可以计算出v1=7.9km/s,同学们可以自己看课本上的证明过程,也可以点击本文底部原文链接,到我们高中物理网站上看推导过程。
当炮弹从地面发射到遥远的地方时,炮弹的速度越高,飞得越远。当炮弹的速度达到7.9公里/秒时,炮弹就不再回落地面(不考虑大气层的影响),而是绕着地球飞行一圈。这就是第一宇宙速度。
卫星轨道半径越大,速度越低
第一宇宙速度也是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须的速度。
但随着海拔高度的升高,地球引力减小,绕地球飞行所需的飞行速度也减小。所有航天器都是在高海拔大气层外飞行,因此其飞行速度均低于第一宇宙速度。同学们课后可以结合王尚老师上述视频,自行推导。
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