2024年4月25日发(作者：春骞魁)

高三物理专题系列讲座之

解读“神舟”号飞船

2005年10月12日9时，神舟六号飞船一飞冲天，再次把中国人的“巡天遥看一天河”

的陆地梦想变成“手可摘星辰、揽明月”的太空现实。航天员费俊龙、聂海胜架乘神舟六号

飞船在近五天五夜、约3.25×10

6

km的太空飞行中，成功地进行了窜越轨道舱和返回舱、

工效学评价、生物医学实验、轨道舱飞船设备操作等一系列空间科学实验，于2005年10

月17日凌晨4时33分返回并安全降落在内蒙古四子王旗主着陆场，返回舱实际着陆点根

理论着陆点相差仅1km。

一、分析天体运动的方法

1、把天体运动近似看作圆周运动，它所需要的向心力由万有引力提供，即

Mmv

2

2



F

向

G

2

mm



2

rm()

2

r

rT

r

2、在地球表面附近，可近似认为重力等于万有引力。即

G

Mm

mg

R

2

M

2

R

由此可得地球表面附近的重力加速度为

gG

二、解决天体问题的常用公式

开普勒第三定律

主要

公式

万有引力定律 中心天体质量 环绕天体的运动速度

r

3

k

2

T

FG

Mm

r

2

4



2

r

3

M

2

GT

v

GM

r

环绕天体的运动

导出

公式

中心天体密度为





M3



r



（其中r为环绕天体

V

GT

2

R

2

3

r

3

周期

T2



GM

角速度

到中心天体中心的距离，R为中心天体半径）





GM

3

r

补充

公式

在不考虑地球自转的情况下有

mgFG

MmGM

,即g

R

2

R

2

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高三物理专题系列讲座之

三、用天体运动知识解读“神六”在发射与在轨运行、轨道维持、回收过程的物理问题

1、“神舟”飞船的发射与在轨运行

例1、“神舟”六号飞船点火发射时，飞船处于一个加速过程，在加速过程中宇航员处

于超重状态。人们把这种状态下宇航员对座椅的压力F

N

与静止在地球表面时的重力mg的

比值

k

F

N

称为耐受力值。假设宇航员费俊龙和聂海胜在超重状态下的耐受力值的最大

mg

值分别为k=8和k=7，已知地球表面重力加速度g=9.8m/s

2

，试求飞船带着这两名宇航员竖

直向上发射时的加速度a的最大值为多少？

【解析】以宇航员为研究对象，其受重力mg、座椅对他的支持力F

N

′作用，根据牛顿

第三定律 F

N

′=F

N

根据牛顿第二定律有 F

N

′-mg=ma

又由题意可得

k

F

N

mg

由以上各式解得 a=(k-1)g

为保证两名宇航员在竖直向上发射时不超过其耐受力值，k应取较小的值，于是

a=(7-1)×9.8m/s

2

=58.8m/s

2

例2、2005年10月12日9时9分52秒，“神舟”六号飞船以7.5km/s的速度在我国黄

海上空200km高处进入预定椭圆轨道1（如图所示），飞船的入轨椭圆轨道近地点Q距地

球表面200km，远地点P距地球表面347km。15时14分45秒，神舟六号飞船在轨道1

上运行5圈后推进舱发动机在P处点火，飞船开始变轨，变轨后飞

轨道1

轨道2

船将在距地面约343km的圆形轨道上飞行直至返回。下面判断正确

的是（ ）

地球

Q

P

A、飞船在轨道1上由点Q向点P运动的过程中速率越来越小

B、飞船在轨道2上经过P的速率等于在轨道1上经过点P速率

C、飞船在轨道1上经过P的速率小于在轨道2上经过点P速率

D、飞船在轨道1上经过Q的加速度大于在轨道1上经过点P的加速度

【解析】 由点Q向点P运动的过程中万有引力做负功，速率越来越小，选项A正确；

由图知卫星在轨道1上经过P的曲率半径ρ

1

小于在轨道2上经过点P的曲率半径ρ

2

=r，

Mmv

2

GM



M

根据牛顿第二定律得

G

2

mam,则v

，因为ρ

1

<ρ

2

,由

,aG



rr

2

r

2

v

GM



知，飞船在轨道2上经过点P的速率大于在轨道1上经过点P的速率，选项B

r

M

知，飞

2

r

错，选项C正确；

飞船在轨道1上的加速度为地球引力产生的加速度，因为r

P

>r

Q

，由

aG

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2024年4月25日发(作者：春骞魁)

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解读“神舟”号飞船

2005年10月12日9时，神舟六号飞船一飞冲天，再次把中国人的“巡天遥看一天河”

的陆地梦想变成“手可摘星辰、揽明月”的太空现实。航天员费俊龙、聂海胜架乘神舟六号

飞船在近五天五夜、约3.25×10

6

km的太空飞行中，成功地进行了窜越轨道舱和返回舱、

工效学评价、生物医学实验、轨道舱飞船设备操作等一系列空间科学实验，于2005年10

月17日凌晨4时33分返回并安全降落在内蒙古四子王旗主着陆场，返回舱实际着陆点根

理论着陆点相差仅1km。

一、分析天体运动的方法

1、把天体运动近似看作圆周运动，它所需要的向心力由万有引力提供，即

Mmv

2

2



F

向

G

2

mm



2

rm()

2

r

rT

r

2、在地球表面附近，可近似认为重力等于万有引力。即

G

Mm

mg

R

2

M

2

R

由此可得地球表面附近的重力加速度为

gG

二、解决天体问题的常用公式

开普勒第三定律

主要

公式

万有引力定律 中心天体质量 环绕天体的运动速度

r

3

k

2

T

FG

Mm

r

2

4



2

r

3

M

2

GT

v

GM

r

环绕天体的运动

导出

公式

中心天体密度为





M3



r



（其中r为环绕天体

V

GT

2

R

2

3

r

3

周期

T2



GM

角速度

到中心天体中心的距离，R为中心天体半径）





GM

3

r

补充

公式

在不考虑地球自转的情况下有

mgFG

MmGM

,即g

R

2

R

2

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高三物理专题系列讲座之

三、用天体运动知识解读“神六”在发射与在轨运行、轨道维持、回收过程的物理问题

1、“神舟”飞船的发射与在轨运行

例1、“神舟”六号飞船点火发射时，飞船处于一个加速过程，在加速过程中宇航员处

于超重状态。人们把这种状态下宇航员对座椅的压力F

N

与静止在地球表面时的重力mg的

比值

k

F

N

称为耐受力值。假设宇航员费俊龙和聂海胜在超重状态下的耐受力值的最大

mg

值分别为k=8和k=7，已知地球表面重力加速度g=9.8m/s

2

，试求飞船带着这两名宇航员竖

直向上发射时的加速度a的最大值为多少？

【解析】以宇航员为研究对象，其受重力mg、座椅对他的支持力F

N

′作用，根据牛顿

第三定律 F

N

′=F

N

根据牛顿第二定律有 F

N

′-mg=ma

又由题意可得

k

F

N

mg

由以上各式解得 a=(k-1)g

为保证两名宇航员在竖直向上发射时不超过其耐受力值，k应取较小的值，于是

a=(7-1)×9.8m/s

2

=58.8m/s

2

例2、2005年10月12日9时9分52秒，“神舟”六号飞船以7.5km/s的速度在我国黄

海上空200km高处进入预定椭圆轨道1（如图所示），飞船的入轨椭圆轨道近地点Q距地

球表面200km，远地点P距地球表面347km。15时14分45秒，神舟六号飞船在轨道1

上运行5圈后推进舱发动机在P处点火，飞船开始变轨，变轨后飞

轨道1

轨道2

船将在距地面约343km的圆形轨道上飞行直至返回。下面判断正确

的是（ ）

地球

Q

P

A、飞船在轨道1上由点Q向点P运动的过程中速率越来越小

B、飞船在轨道2上经过P的速率等于在轨道1上经过点P速率

C、飞船在轨道1上经过P的速率小于在轨道2上经过点P速率

D、飞船在轨道1上经过Q的加速度大于在轨道1上经过点P的加速度

【解析】 由点Q向点P运动的过程中万有引力做负功，速率越来越小，选项A正确；

由图知卫星在轨道1上经过P的曲率半径ρ

1

小于在轨道2上经过点P的曲率半径ρ

2

=r，

Mmv

2

GM



M

根据牛顿第二定律得

G

2

mam,则v

，因为ρ

1

<ρ

2

,由

,aG



rr

2

r

2

v

GM



知，飞船在轨道2上经过点P的速率大于在轨道1上经过点P的速率，选项B

r

M

知，飞

2

r

错，选项C正确；

飞船在轨道1上的加速度为地球引力产生的加速度，因为r

P

>r

Q

，由

aG

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