高中物理知識(shí)在航空航天方面應(yīng)用實(shí)例分析

紀(jì)鐸

摘要：物理課程是高中教學(xué)的主要課程之一，在高中教學(xué)體系中占有十分重要的地位。隨著航空航天技術(shù)的迅猛發(fā)展以及一些列新型衛(wèi)星的發(fā)射，我國的航空航天產(chǎn)業(yè)有著越發(fā)廣泛的發(fā)展前景。在航空航天領(lǐng)域中，物理學(xué)知識(shí)是必不可少的內(nèi)容之一，對于我們高中生接觸到的物理學(xué)知識(shí)來說，可以體現(xiàn)在航空航天領(lǐng)域的各個(gè)方面，使高中物理學(xué)知識(shí)更具有實(shí)用性和實(shí)踐性。

關(guān)鍵詞：高中物理；航空航天；實(shí)例分析

高中物理知識(shí)可以體現(xiàn)在很多航空航天技術(shù)之中，航空事業(yè)的崛起也給高考物理命題提供了很多新的方向。目前高中物理學(xué)知識(shí)與航天事業(yè)的聯(lián)系主要體現(xiàn)在綜合考察萬有引力定律中，具體表現(xiàn)為對人造衛(wèi)星的運(yùn)行及變軌和天體質(zhì)量及密度的計(jì)算。作為高中學(xué)生，要牢牢把握萬有引力定律這方面的內(nèi)容，并能夠協(xié)同其他知識(shí)內(nèi)容，完成航空航天方面的相關(guān)計(jì)算。

一、萬有引力定律在天體運(yùn)動(dòng)中的綜合應(yīng)用

在高中物理學(xué)習(xí)中，萬有引力定律是高考考察的重點(diǎn)內(nèi)容之一，通常會(huì)結(jié)合當(dāng)前航空航天產(chǎn)業(yè)的相關(guān)新聞來結(jié)合命題。萬有引力定律與航空航天技術(shù)的結(jié)合非常緊密，往往會(huì)與圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)協(xié)同起來，聯(lián)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律及天體運(yùn)動(dòng)定律等進(jìn)行綜合考察。這需要我們高中生對相關(guān)知識(shí)點(diǎn)能夠熟練應(yīng)用，并抓住題目考察的核心和內(nèi)容，根據(jù)題目實(shí)際內(nèi)容進(jìn)行解題。[1]具體實(shí)例如下：

21世紀(jì)大熱的具有超強(qiáng)導(dǎo)電、導(dǎo)熱以及超高強(qiáng)度的石墨烯材料有著廣泛的發(fā)展前景，有望建造航空航天用的超級(jí)纜繩。設(shè)想將石墨烯纜繩從地球同步軌道站放下至赤道基站中，則可以實(shí)現(xiàn)地球與外太空的物資交換。在這種情況下，如果太空電梯與地面之間的高度為h，求當(dāng)軌道站貨物質(zhì)量為m1時(shí)，其相對于地心的動(dòng)能。設(shè)地球半徑為R，自傳角速度為ω。

二、天體運(yùn)動(dòng)中功和能例題解析

天體運(yùn)動(dòng)中的功和能知識(shí)點(diǎn)是高考中一大重點(diǎn)考察內(nèi)容，是物理解題過程中的常用方法之一。對于航空航天行業(yè)的天體運(yùn)動(dòng)來說，一般會(huì)涉及到對功和能的考察，這需要我們高中生能夠熟練掌握功與能那一部分的內(nèi)容，熟練把握好能與功之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并能夠進(jìn)行正確的解答。需要我們掌握能量轉(zhuǎn)換以及守恒定律相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，協(xié)同應(yīng)用天體運(yùn)動(dòng)萬有引力相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，進(jìn)行實(shí)際物理問題的解答和計(jì)算。具體實(shí)例如下所示：

“嫦娥三號(hào)”探測器在月球表面著陸是分階段進(jìn)行的，在著陸過程中發(fā)動(dòng)機(jī)起作用，首先探測器會(huì)受推力的作用在據(jù)月球表面h1處懸停，之后探測器豎直降落，在距離月球表面h2時(shí)速度為v；之后發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，探測器受重力作用下落。目前一直探測器質(zhì)量m，地球月球間的質(zhì)量比k2，半徑比k1。求（1）探測器落到月球表面的瞬間的速度大小以及月球表面重力加速度大小；（2）“嫦娥三號(hào)”探測器在豎直降落的過程中至到達(dá)月球表面瞬間的機(jī)械能的變化[3]。

從實(shí)例中我們可以看出，高中物理學(xué)知識(shí)與航空航天技術(shù)的有機(jī)結(jié)合主要是通過萬有引力定律來實(shí)現(xiàn)的，并結(jié)合多種知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行綜合的全面的考察。因此，在解決航空航天類的材料問題時(shí)，需要抓住題目中所給的關(guān)鍵信息和相關(guān)條件，結(jié)合自身掌握的物理學(xué)知識(shí)進(jìn)行有效計(jì)算。

三、結(jié)語

航空航天的相關(guān)物理學(xué)知識(shí)考察在高考中占有較大比重，對應(yīng)題目比較復(fù)雜，考察知識(shí)相對比較全面。因此，這就需要我們牢牢掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容，弄清楚萬有引力與重力和向心力的關(guān)系以及萬有引力定律應(yīng)用的環(huán)境。解答相關(guān)問題時(shí)需清楚天體運(yùn)動(dòng)的模型類別，注意不容模型應(yīng)用的解題方法不同，注意區(qū)別一般衛(wèi)星與同步衛(wèi)星間的區(qū)別，掌握自轉(zhuǎn)周期與公轉(zhuǎn)周期內(nèi)容，并牢記三個(gè)宇宙速度，在解題時(shí)找準(zhǔn)問題的核心和切入點(diǎn)，正確解答相關(guān)問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 閆芳旭.高中物理知識(shí)在航空航天方面應(yīng)用實(shí)例分析[J].教育教學(xué)，2014（07）123-125.

[2] 劉澤宇.中學(xué)物理中的航空航天問題探討[J].學(xué)科教育，2014，（25）：101-102.

[3] 陶漢斌，樓松年.萬有引力與航天高考問題探析[J].中學(xué)教學(xué)參考，2015，（09）：45-48.

[4] 2014年高考物理試題.endprint