“人類的飛天夢想”宇宙航天在高中物理中問題的暢想

張圣言

摘要：近幾年來，我國航天事業(yè)的飛速發(fā)展，特別是在2016年“神州十一號”的成功發(fā)射，鼓舞了一代又一代航天人.同時航空航天與萬有引力定律的有機(jī)結(jié)合，也成為了中學(xué)物理考試中的熱點話題.衛(wèi)星問題與現(xiàn)代科技結(jié)合越來越密切，與之相關(guān)的應(yīng)用型試題應(yīng)運而生，這已成為了高考中的熱點問題，同時也符合物理知識在生產(chǎn)、生活等方面廣泛應(yīng)用的高考大綱及實踐要求.

關(guān)鍵詞：人類的飛天夢想；高中物理；宇宙航天

自1970年我國成功發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅”一號以來，我們的航天事業(yè)都在不斷地發(fā)展和進(jìn)步中，逐漸地我們在太空有了自己的位置，保護(hù)著我們偌大的地球免受他人對我們信息的竊取?？萍伎焖侔l(fā)展的時代，中國的航天事業(yè)也在突飛猛進(jìn)的增長，一個個航天飛船相繼升空為探索宇宙的奧妙。每當(dāng)航天飛機(jī)升空都是舉國關(guān)注的時刻，因此，在高中學(xué)習(xí)物理過程中，航天問題也被看做重點來研究[1]。

一、現(xiàn)狀

目前，在中國的航天事業(yè)如日中天的境況下，也為高中物理的學(xué)習(xí)增添了一個研究點，為高考提供了一個創(chuàng)新的命題。作為21世紀(jì)新一代的接班人，中學(xué)生要如何將所學(xué)的內(nèi)容運用到實際來對航天問題進(jìn)行探究，這同時也是對學(xué)生創(chuàng)新力以及思維能力的一次培養(yǎng)。對于激發(fā)學(xué)生對中國航天的興趣，讓其對航天關(guān)注的同時也研究著它的問題。

二、中國航天的發(fā)展史

在1970年4月24號，我國發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星“東方紅”一號順利升空，中國實現(xiàn)了歷史性的突破。2003年10月15日，搭載著楊利偉的神舟五號飛船飛人太空，這是我國第一次將人送到太空，楊利偉成為中國航天第一人。2005年10月12號，神州六號升空，費俊龍，聶海勝成為了繼楊利偉之后的進(jìn)入太空的人。2007年10月24號中國首顆探月衛(wèi)星嫦娥一號在西昌酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。之后，嫦娥2號也于2010年10月1日發(fā)射，并獲得了圓滿成功，這次發(fā)射也為下一次的月球軟著陸進(jìn)行了一些鋪墊性的工作和實驗。2016年我國成功的發(fā)射了神卅I十一號并于2016年11月18日下午順利返回著陸[2]。

三、航天中的物理問題

1、變軌問題。在航天飛船或者衛(wèi)星從發(fā)射到升空到正常運行的過程中會有多次的軌道變遷問題。而這一問題是高中物理研究中的重點問題。從地面發(fā)射之后，一般飛船或是衛(wèi)星會進(jìn)入離地球最近的軌道飛行，知道衛(wèi)星速度突然增大之后，將變軌到橢圓軌道進(jìn)行圓周運動。當(dāng)?shù)竭_(dá)橢圓軌道的遠(yuǎn)地點時進(jìn)行又一次變軌，使它在另一個圓上做圓周運動。在衛(wèi)星的速度下降時，則做近心運動，又回到原來的軌道進(jìn)行圓周運動。

2、運行問題。人造衛(wèi)星運行軌道的中心與地球球心重合。同步通信衛(wèi)星運行的軌道平面與赤道平面重合，與地球的自轉(zhuǎn)周期和自轉(zhuǎn)方向相同，同時衛(wèi)星運行的角速度和速率也與地球相同，距地面的高度是一個恒量

[3]。近地衛(wèi)星在地球表面做勻速圓周運動，它的軌道半徑可以近似的看作與地球半徑相等。

3、天體問題。這一問題的研究需要考慮到萬有引力定律。在航天事業(yè)的發(fā)展中，萬有引力定律的地位變得越來越重要，而且十分明顯

[4]。由萬有引力定律我們可以知道三個宇宙速度。第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。其中第一宇宙速度尤為重要是航天事業(yè)發(fā)展的源頭。天體的運動需要向心力，而向心力來自于天體之間的引力作用。引力作用的大小決定了天體運行的速度，周期等。高中物理題中常常出現(xiàn)讓求衛(wèi)星繞天體運行的質(zhì)量或是密度的問題。解法就是，利用問有引力等于中心力，可以求出中心天體質(zhì)量；如果已知天體的半徑，可以得到天體的平均密度；如果天體周圍的衛(wèi)星在圍繞著軌道天體的軌道運行，則其軌道半徑就可以視為等于天體的半徑，可以得到天體的密度[5]?？梢姡灰獓@天體運行的衛(wèi)星運動周期求出來，就可以估計出這個中心天體的密度。

四、結(jié)語

高中物理的很多內(nèi)容都和航天密切聯(lián)系，學(xué)生們可以在與實際相結(jié)合的情況下來對物理問題進(jìn)行研究，從而達(dá)到輕松易解的目的。這同時也體現(xiàn)著國家注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力以及理解力，將物理學(xué)的研究與航天事業(yè)相結(jié)合，學(xué)生們在學(xué)習(xí)相關(guān)知識后將理論運用到簡單的實踐之中，將復(fù)雜的問題簡單化以解決學(xué)習(xí)中的困難問題。所以需要在學(xué)習(xí)的過程中靈活多變，動手動腦把問題輕松解決。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳昱至.小議中學(xué)物理中關(guān)于航空航天的問題[J].科技展望，2017，27（04）：231.2017-08-25.

[2] 朱宇，王芷，齊志紅.中國航天——從航天大國走向航天強國[J].科技導(dǎo)報，2007，（23）：17-22.2017-08-25.

[3] 任江帆.“人類的飛天夢想”宇宙航天在高中物理中問題的暢想[J].時代報告月刊，2012（8X）：66-67.

[4] 朱良宏.“中國人的飛天夢想”在高中物理宇宙航天學(xué)習(xí)中的暢想[J].中學(xué)生數(shù)理化：學(xué)研版，2016（12）：32-33.

[5] 李全英.應(yīng)用航天技術(shù)開展高中力學(xué)教學(xué)的實踐[D].內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2014.endprint