高中物理教学论文 神州六号飞船张伞返回运动的研究（通用）

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1、神州六号飞船张伞返回运动的研究据专家介绍,“神舟”六号载人航天船在距地面约300km高的轨道上飞行77圈后开始返回,返回时,首先轨道舱与返回舱分离,而后返回舱减速,开始脱离原来的轨道,进行无动力飞行,飞行至距地面100km时进入大气层.进入大气层后,飞船有一段时间与地面无法通讯,即产生所谓的“黑障”现象,等飞至距地面80km到20km的高度时,飞船的升力控制系统开始起作用,这时的飞船就象飞机一样,瞄准理论着陆点,依靠飞船上的小型发动机不断调整飞行角度和姿态.当飞行至距地面40km时,飞船飞出“黑障”区,当飞船到达距地面10km时

2、，速度约为1.5km/s,飞船开始抛开降落伞盖，并迅速带出两具引导伞和一具减速伞，24s后飞船的下降速度减到10m/s左右。等飞船离地面很近时,缓冲发动机开始向地面喷火,进一步减速,确保飞船安全着陆.本文研究在飞船带出并张开降落伞的这一阶段的运动。1．建立物理模型设飞船在有伞情况下运动时，受到的空气阻力与速度成正比，即，（1）其中是定值。由于阻力很大，重力忽略不计。这一阶段，飞船的速度从1.5km/s减小到10m/s，飞船下降了10km，用时间24s。设飞船在其中一小段位移上用时间，速度由变化到，速度变化为，（2）平均速度为，即

3、（3）根据动量定理，设飞船的质量为，有：，（4）将（1）（2）（3）代入（4）得到：，为恒量。（5）式的物理意义是：飞船在有伞情况下运动时，其速度的变化与位移的变化成正比，即在相等的位移上速度的变化都相等，也就是说，速度的变化对于位移来说是均匀的。在高中物理第一册有一篇阅读材料“伽利略对自由落体运动的研究”，其中有这样一段话：“伽利略认为，自由落体是一种最简单的变速运动。他设想，最简单的变速运动的速度应该是均匀变化的。但是，速度的变化怎样才算均匀哪？他考虑了两种可能：一种是速度的变化对时间来说是均匀的，即经过相等的时间，速度的变

4、化相等；另一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即经过相等的位移，速度的变化相等。伽利略假设第一种方式最简单，并把这种运动叫做匀变速运动。”（人民教育出版社物理室编全日制普通高级中学教科书实验修订本必修第一册第39页）。看来，飞船返回时在有伞情况下的运动的物理模型是伽利略曾经考虑过但没有深入研究的“速度的变化对位移来说是均匀的”运动。1．探究物理公式对于“速度的变化对位移来说是均匀的”运动，我设想以位移为自变量，加速度定义为：在单位位移上速度的变化，即每运动1速度的变化。用公式表示为，（1）加速度的单位为：，即为1/。那么速度公式

5、则变为：，（2）其中减速运动中取“-”号，或把取负值。下面推导时间公式：0s2s3s4s01234如上图，设物体做“速度随位移均匀变化