對高中物理教學中拓展天文和航天知識的思考

摘 要： 本文用歷年浙江和其他省份及全國卷的例子，表明高考在物理試題中，天文和航天知識幾乎年年出現，說明教師在實際的教學過程中需要拓展這方面的知識，尤其是關注天文新發現和我國航天發展，一方面體現物理的實用性，另一方面激發學生的民族自豪感和求知欲。

關鍵詞： 高中物理教學 天文學 航天知識

2012年浙江高考理科綜合卷的第15題，考查學生用物理知識和天文航天知識，以及用數學知識解決物理問題的能力。同樣的，浙江2011年的第19題，2010年的第20題和2009年的第19題，考的都是這些知識和能力。其他省份和全國卷也都存在這一現象：天文和航天知識在物理高考中幾乎年年出現。這表明在新課程標準的指導下，現行的高中物理教材和考試題型都緊跟時代的發展，反映現代科技的進步。教師在課堂教學過程中，需要注意增加物理的實用性和趣味性，使學生能把枯燥的物理理論和當代高新科學技術發展聯系起來，增強學生的求知欲。特別是天文學和航天技術的發展這些內容。

一、物理學與天文知識、航天技術的關系

天文學在物理學中扮演著一個很特殊的角色。它是物理學的一個重要分支，又占據了物理學中一個相對重要的地位。它的發展是極其曲折而又激動人心的，每一次進步都帶動了整個物理學界的巨大變革。而物理學界里程碑似的成績無不有與之相關的地方，無不有其應用的地方。哥白尼的日心說帶來了天文學的一次翻天覆地的變革。之后導致了天體物理學的自誕生以來最為飛速的一次發展，其中牛頓的萬有引力的影響是極其深遠的。它給天文學家解釋許多問題提供了一個最有力的論證。

航天技術是一門高度綜合性的科學技術，是很多現代科學和技術成就的綜合集成。航天技術的設想來源于基礎物理學中的力學和熱學，而其發展主要依賴于電子技術、自動化技術、遙感技術和計算機技術等眾多先進技術的發展。而這些技術的發展都離不開物理學基礎理論的研究。如沒有電磁學的發展，人類就無法使用電能，也無法生產電子產品，其他的高新技術就更加無法實現了。

二、扎實掌握高中物理基礎知識

1.構建完整的知識脈絡。

與天文、航天聯系的物理問題主要考查了學生的力學和電磁學方面的知識。如：圓周運動，萬有引力，洛倫茲力等知識點。如2009年浙江理綜卷第19題，“關于太陽和月球對地上相同質量海水的引力”，考查的就是萬有引力定律。2010年浙江理綜卷的第20題“宇宙飛船以周期為T繞地球做圓周運動……”考查的就是圓周運動與航天知識，以及用數學解決物理問題的能力。2011年浙江理綜卷的第19題“探測X星球”，考查的也是萬有引力和圓周運動，體現了理的實用性。

通過認真理解題目信息，聯系所學物理知識，建立物理模型，就能運用所學的知識輕松解決這類問題。這需要學生全面、完整、系統地掌握相關的知識。具體有開普勒的三大行星運動定律：軌道定律、面積定律和周期定律；萬有引力定律，包括萬有引力定律的發現，定律公式，引力常量及其測定G，以及萬有引力定律在實際中的應用：計算地球質量、中心天體質量和發現未知天體。宇宙航行章節中的三個宇宙速度及人造地球衛星的運行都需要扎實地掌握。

2.補充天文知識，激發學習興趣。

有高中物理中，在介紹萬有引力定律時，為了讓學生感受萬有引力定律的巨大作用，我引用了這樣兩個事實：哈雷應用萬有引力定律預言了彗星的回歸和勒維耶根據萬有引力定律完成了對海王星位置的推算。這不僅證明了萬有引力定律的正確性，而且是物理學和天文學互動發展的有力例證。

教師還可以在課堂上及時補充一些天文常識，開闊學生的視野，提高學生的興趣，激發他們學好物理的主動性。如：中國為何遠古就有“金木水火土”五行說呢？雖不科學，但也并非完全不科學，因為太陽系中唯有“金木水火土”五大行星，是用肉眼能觀察到的，其他都要用望遠鏡才能觀測到，而我們的祖先很早就對此有了記錄，作為后輩的我們更要鞭策自己不斷努力了。

再比如金星，又名太白金星，它是天空中最亮的星星，所以一眼就能看到它。它又叫啟明星，每天天快要亮時，它出現在東方，很明亮，太陽出來后消失。它又被叫做長庚星，因為傍晚太陽落下不久，最早在西方天邊出現的星星就是它。由于它的明亮，西方人把它叫做“愛神之星”。木星，體積最大的行星，它的亮度僅次于金星，也較早呈現天空中，西方人把它命為“眾神之父”。

三、關注天文學的熱點和新發現

宇宙大爆炸理論，黑洞，中子星這些都是天文學上最熱門的研究領域，也是高考的熱點。如果學生平時對這些知識有所關注，就可以在短時間內迅速理解題意，正確解答出來。

如2009年安徽理綜卷的第16題，先給出宇宙大爆炸理論，假如真是這樣，要求學生選出標志宇宙大小的宇宙半徑R和宇宙年齡t的關系圖像。該題考查的知識點很簡單，就是對運動圖像的分析，看懂題目，準確了解題意，選擇正確的圖像并不難。

2009年江蘇高考物理第3題以“英國《新科學家》雜志評選出了2008年度世界8項科學之最”之一的“最小黑洞”為背景，緊跟國際新動向。但此題考查的仍然是萬有引力定律的應用。雖然知識點非常簡單，但是具備相關的天文知識，卻能幫助學生更快地解題。尤其是其中計算結果精確到數量級，是天文中常見的估算法的運用。

2009年四川6月的高考，引用的是當年4月底美國的天文發現：代號為2009HC82，與太陽系其他行星逆向運行的小行星?？梢姼呖紝μ煳纳系男掳l現的關注程度。

四、關注我國航天事業的發展

當我國重大天文和航天事件發生時，物理高考中常常會聯系這些問題。比如2000年1月26日我國發射衛星，全國卷和天津、廣東卷都考了；又如和平號退役，神舟2號、神舟4號、嫦娥一號等重大科技事件的發生，也在當年的高考中體現出來。如2008年的廣東卷第12題的“嫦娥一號”奔月示意圖，北京卷第17題“嫦娥一號”衛星，2009年福建理綜卷的第14題的“嫦娥一號”月球探測器，2009年重慶理綜題第17題都以“嫦娥一號”為背景，考查萬有引力和圓周運動的知識點。

2010年安徽理綜卷第17題，雖然考查的知識點依舊是萬有引力定律的應用，卻是以“我國預計于2011年10月發射第一顆火星探測器‘螢火一號’”為背景，時代感很強?？梢灶A見，火星探測器項目還會隨著今后航天技術的發展而在未來的高考題中成為被高度關注的對象。

在今年的高考中，江蘇高考物理第8題也考到了我國航天的最新發展：2011年8月，“嫦娥二號”成功進入了環繞“日地拉格朗日點”的軌道，我國成為世界上第三個造訪該點的國家。如圖所示，該拉格朗日點位于太陽和地球連線的延長線上，一飛行器處于該點，在幾乎不消耗燃料的情況下與地球同步繞太陽做圓周運動，則此飛行器的（？搖？搖？搖）

（A）線速度大于地球的線速度

（B）向心加速度大于地球的向心加速度

（C）向心力僅由太陽的引力提供

（D）向心力僅由地球的引力提供

該題并不難，考查的是勻速圓周運動的知識，但了解一定的航天知識對學生題意理解和考場發揮起著很重要的作用。因此，教師應該多關注生活中發生的重大事件，特別是我國航天事業的新發展。同時也引導學生多關注這方面的知識。關注我國天文和航天技術的發展，還有助于增強學生的民族自豪感和社會責任感，同時使學生對物理學在實際科技生產中的應用有更深的認識，激發學生對物理學習的興趣，提高學生的積極性和主動性。

參考文獻：

[1]黃玉梅.中學物理教學應關注天文和空間技術的發展.教學與管理，2012，2.

[2]各省份物理高考卷.