万有引力大讲堂人类航天中的物理问题.ppt
王漪莲
[摘 要]在遥远的古代，有古人提出了“地心说”这一说法，这一观点认为，我们所生活的地球是处于宇宙中心而且是静止不动的，而月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星都围绕着地球转。这也是地球上第一个行星体系模型。后来，波兰天文学家哥白尼反驳了这一观点，提出了“日心说”的理论观点。这一理论认为，太阳是不动的，并且其他行星都围绕着太阳转；而地球也是一颗行星，它会自转，同时它和其他行星一样围绕太阳转，而在行星中，只有月亮围绕地球转。
“日心说”的提出，是天文学史上的一次重大变革，虽然“地心说”的观点是错误的，但是这两种观点都证实了地球是一个球体，通过这两个理论说法，也证实了万有引力的存在。在万有引力与航天中，有许多定律，如开普勒定律、牛顿万有引力定律等。本文就万有引力与航天中几个容易混淆的问题提出一些探讨。
[关键词]万有引力与航天；容易混淆的问题
中图分类号：G634.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0332-01
引言
随着时代的发展，我国成为了经济强国，在时局稳定，经济强力支持的情况下，我国开始重视科学技术的发展。从整体来讲，我们国家的水平与世界其他的国家还存在着一定差距，但是在某些领域，我国走在了世界的前面。
万有引力与航天渐渐开始被人们所关注，万有引力的发现为人们探索世界探索宇宙打开了新世界的大门，通过万有引力与航天，人们开发和利用了天空资源，并且成功的进入了天空。航天技术的开发，也为我国的军事领域、科学发展以及文化经济的发展做出了伟大的贡献。
一、“地面追及”与“空间站对接”
（一）概念分析
追及是运动学中常常涉及到的问题。追及问题主要研究的是两个物体是否能够同时到达一个地方。匀速来说，去追的速度大于被追的速度，那么一定会被追上；若被追的速度大于去追的速度，那么一定追不上。若是去追的速度大于被追的速度，那么可能会追上，也可能追不上。
空间站对接是一个复杂的过程，要考虑诸多因素。首先是飞行环境的不同，飞机飞行离不开稠密的大气层，而航天器发射出去之后，是要在真空的环境下飞行。还有就是飞行速度的不同，对接时，航天器需要时刻调整自己的速度，达到与空间站相同轨道的同一速度。
（二）“地面追及”与“空间站对接”易混淆点
在太空中，飞行器之间的对接与地面上物体的直线运动是不同的，因为对于“空间站对接”来讲，飞行器若变速的话可能会发生脱离轨道的现象。如果两个飞行器想要在同一轨道成功对接的话，不止需要速度的变化，更需要考虑环境等诸多因素。而“地面追及”两个物体的运动变化只需要考虑速度就可以了。
二、“地上受阻减速”与“天上受阻变轨”
（一）概念分析
由运动学规律和牛顿第二定律可知，在地面上做直线运动的物体，如果受到了阻力，则会产生与运动速度方向相反的加速度，并且会做减速运动，直到最后停止运动，这是所谓的“地上受阻减速”。而“天上受阻变轨”并不是受到阻力的影响，卫星之所以运动，靠的是正常的无动力，由运动学的规律可以得知，卫星如果受到了阻力，卫星运动的速度就会变小，但是它轨道的半径变大的话，它的运行周期也会变大，所以这不能证明卫星受到阻力，运动速度一定会变小。
（二）正确解释
行星在天上变轨，容易忽略万有引力的影响。假如，行星受到阻力的因素，那么卫星的速度减小了，如果这时卫星轨道的半径还没有发生变化，就算万有引力没有变化，向心力也会发生变化。所以在万有引力的作用下，行星一定会做向心运动。所以说，天体的速度发生变化时，卫星会做变轨运动，轨道的半径也会跟着发生变化，向心加速度、线速度、角速度等也会变化。
三、万有引力的适用条件
（一）概念分析
万有引力定律是伟大的科学家牛顿1687年在《自然哲学的数学原理》上发表的。在伽利略提出了向心力和离心力后，牛顿推出了万有引力定律。
万有引力定律体现了古代人类对引力的理解，万有引力定律是牛顿探索地面的物体所受重力作用时发现的，这个定律解释了两个物体之间的相互作用的引力。万有引力的发表可谓是17世纪物理学中最伟大的成果，为之后的科学研究打开了新世界的大门，万有引力定律解释了天体如何运动的规律，也为天文观测提供了帮助，通过一系列的计算，发现了海王星等，更计算出了很多人类无法探测到的天体质量，推倒了古人许多愚昧的说法，为人类的发展提供了更加科学的认知。
（二）适用条件
万有引力适用的条件在于质点间引力的计算，如果不能把物体看做是质点的话，定律就无法成立。如果不是质点，则需要将物体分解为许多质点，依次求出每一个质点的引力后，再求总和。
四、地面上物体受的万有引力不等于向心力
（一）概念分析
万有引力是指任意两个质点在连心线方向上互相吸引的力，该引力的大小与它们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两个物体的化学本质或物理状态以及中介物质没有关系。向心力从本质上讲是一种不存在的力，它是一种提供给做圆周运动的物体所需要的力。每一个做圆周运动的物体都需要向心力，所以说势能之间的差才是向心力所存在的原因。
（二）正解
地面上物體受到的万有引力不等于向心力，向心力是万有引力的 一个分力，万有引力是固定的，然而向心力在不同地区却是不一样的。只有在物体绕天体做圆周运动的时候，万有引力全部充当了向心力，这时，万有引力才等于向心力。
结论
这些年来，随着我国对航天事业的大量投入，我们国家的航天技术越来越好。首先在卫星方面，我国自主研发了各种类型的卫星，如东方红，北斗二代等。在通信、气象预报和军事侦查方面都有了很大的发展。载人航天的发展也是我国航天事业发展近些年来的一大亮点，从之前的神舟系列，到后来的天宫系列，一直持续提高。深空探测也在计划中一步一步的进行着，我们国家由近及远，由易及难，先从月球开始探测，并且很顺利。我国的火箭水平也达到了可以与国际水平同步的状态了，虽然我们的长征号还没有其他国家的火箭那么完善，但我国一直在进步。
地球是广阔的，宇宙是浩瀚的。而在我们所不知道的领域，更有着我们无法想象的东西。从远古时期人们的迷信到现代社会崇尚科学，用科学说话，有很多伟大的科学家做出了卓越的贡献。面对浩瀚的宇宙以及我们无法预知的未来，我们是渺小的，但是探索知识的力量是伟大的，我们更要认真学习，探索宇宙，开发可用资源，来更好地保护地球。
参考文献
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