“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，我國航天事業的飛速發展，特別是在2016年“神州十一號”的成功發射，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結合，也成為了中學物理考試中的熱點話題.衛星問題與現代科技結合越來越密切，與之相關的應用型試題應運而生，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、生活等方面廣泛應用的高考大綱及實踐要求.

關鍵詞：人類的飛天夢想；高中物理；宇宙航天

自1970年我國成功發射第一顆人造地球衛星“東方紅”一號以來，我們的航天事業都在不斷地發展和進步中，逐漸地我們在太空有了自己的位置，保護著我們偌大的地球免受他人對我們信息的竊取。科技快速發展的時代，中國的航天事業也在突飛猛進的增長，一個個航天飛船相繼升空為探索宇宙的奧妙。每當航天飛機升空都是舉國關注的時刻，因此，在高中學習物理過程中，航天問題也被看做重點來研究[1]。

一、現狀

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

二、中國航天的發展史

在1970年4月24號，我國發射的第一顆人造衛星“東方紅”一號順利升空，中國實現了歷史性的突破。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入太空的人。2007年10月24號中國首顆探月衛星嫦娥一號在西昌酒泉衛星發射中心成功發射。之后，嫦娥2號也于2010年10月1日發射，并獲得了圓滿成功，這次發射也為下一次的月球軟著陸進行了一些鋪墊性的工作和實驗。2016年我國成功的發射了神卅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。在航天飛船或者衛星從發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。從地面發射之后，一般飛船或是衛星會進入離地球最近的軌道飛行，知道衛星速度突然增大之后，將變軌到橢圓軌道進行圓周運動。當到達橢圓軌道的遠地點時進行又一次變軌，使它在另一個圓上做圓周運動。在衛星的速度下降時，則做近心運動，又回到原來的軌道進行圓周運動。

2、運行問題。人造衛星運行軌道的中心與地球球心重合。同步通信衛星運行的軌道平面與赤道平面重合，與地球的自轉周期和自轉方向相同，同時衛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。在航天事業的發展中，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發展的源頭。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讓求衛星繞天體運行的質量或是密度的問題。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]。可見，只要圍繞天體運行的衛星運動周期求出來，就可以估計出這個中心天體的密度。

四、結語

高中物理的很多內容都和航天密切聯系，學生們可以在與實際相結合的情況下來對物理問題進行研究，從而達到輕松易解的目的。這同時也體現著國家注重培養學生創造力以及理解力，將物理學的研究與航天事業相結合，學生們在學習相關知識后將理論運用到簡單的實踐之中，將復雜的問題簡單化以解決學習中的困難問題。所以需要在學習的過程中靈活多變，動手動腦把問題輕松解決。

參考文獻

[1] 陳昱至.小議中學物理中關于航空航天的問題[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習中的暢想[J].中學生數理化：學研版，2016（12）：32-33.

[5] 李全英.應用航天技術開展高中力學教學的實踐[D].內蒙古師范大學，2014.endprint