高中物理知識在航空領域的應用

張景嘉

（山東省濟南市章丘區第四中學，濟南 250200）

1 引言

高中的學習過程當中，不僅是為我們步入大學打下堅實的基礎，更是為提升同學們的綜合思維能力等，做好了一定的鋪墊。眾所周知的是，現階段各個國家的航空航天事業發展都處于重要的階段，航空航天的技術發展不僅僅是提升對于宇宙和太空的了解，更是體現一個國家綜合實力的重要手段。我國的航空航天事業發展已經取得了豐碩的成果，而作為高中生，其實在高中的物理學習當中就已經涉及到了很多航空航天知識。

2 航空領域涉及的天體運動定律

在航空領域，面向的研究對象是廣闊的太空，而在高中的物理學習當中，則也涉及到了天體運動的內容。天體運動是宇宙當中常見的現象，更是高中物理學習必然涉及的內容，而萬有引力定律則是一切天體運動的基礎，不僅在高中物理的教材以及考試當中占有重要比重，更是航空領域涉及的重要內容。在航空領域，所應用到的高中物理知識當中，主要的天體運動定律包含有開普勒行星運動定律、萬有引力定律以及三大宇宙速度。在高中物理的學習過程當中也經常遇見該知識點的相關物理例題，這都是一種實踐應用的體現。

2.1 開普勒行星運動定律

開普勒行星運動定律又包含了開普勒軌道定律以及開普勒面積定律，這些定律的主要涉及到的內容都是天體運動過程當中涉及到的軌跡問題。在太陽系當中，各個行星之間所擁有的一個共同之處在與，和太陽的連線在同樣時間掃過的面積是相等的[1]。因此無論太陽系當中哪一個行星在運動的過程當中，在近日點位置時，運動速率最大，在遠日點位置時，運動速率最小。開普勒定律當中還表明，在行星和天體運動的過程當中，運動的周期具體大小只和中心天體存在聯系，而不會受到其他的天體影響。

2.2 萬有引力定律

萬有引力定律是一種針對兩個質點之間的相互作用力進行闡述的一種定理。眾所周知的是萬有引力定律的作用在航空領域當中十分常見，例如在地球和太陽的運動過程當中，地球是圍繞太陽運動的，行星和太陽之間存在的一種引力，導致其不會脫離太陽系而走失在茫茫的宇宙，這些都是容易理解的。高中物理的學習當中，萬有引力定律的主要內容是指：在自然界當中，任何物體之間都會存在吸引力，兩個物體質量和G的乘積以及他們距離的平方，決定主要受到的引力的大小。萬有引力定律的發現與證明，在航空領域具有重要的應用[2]。

2.3 三大宇宙速度

在宇宙當中，人們進行各種航天器的發送需要考慮到萬有引力的定律，因此面對不同的發射需求，也需要具有一定的最小發射速度范疇。在航天器的發射過程當中，為了實現環繞地球、脫離地球以及飛出太陽系等不同的需求，需要按照第一宇宙速度、第二宇宙速度以及第三宇宙速度來制定發射速度。第一宇宙速度也被稱為環繞速度，根據力學理論進行計算，V1=7.9km/s，第二宇宙速度V2=11.2km/s，第三宇宙速度則為16.7km/s。目前如果想掙脫地球乃至太陽的陰歷，必須要突破第三宇宙速度。

3 高中物理知識在航空領域的應用

在航空領域應用到的很多物理知識，其實在我們的高中階段都已經進行了深入的學習，例如在學習萬有引力定律的過程當中，在高中階段就占據了較大的比重，高中物理的考察當中經常會有萬有引力定律的立體。高中物理知識和航空航天知識進行聯合考察，不僅能夠有效了解學生對于知識點的具體掌握，還能夠幫助學生了解到該知識點在實踐當中的廣闊應用前景，促進提升對于高中物理的興趣提升。

例如在一道例題當中，題目的重要內容如下：石墨烯是今年發現的一種新型材料，能夠擁有廣闊的應用前景，石墨烯的主要特性是能夠導電、導熱，并且可以有望利用石墨烯材質，進行太空纜繩的建造。如果在利用石墨烯進行地球同步軌道站和赤道基站的纜繩聯通，就可以實現太空和地球的鏈接。假設赤道基站到地球同步軌道站之間的高度為h，貨物運輸質量為m。求該貨物相對地心運動的動能。其中該地球自轉角度為w，半徑為R。該題的解題思維為：首先假設貨物到地球中心距離為n，線速度為v，因此n=R+h，v=n*w。其中貨物相對于底薪的功能E=1/2*（mv2），可推導出，E=1/2*（m（R+h）2）。

諸如此類的題型還有很多，從側面證明了高中物理和航空航天知識之間存在的密切聯系，適當應用高中物理知識和航空領域的結合，是提升學生學習積極性，促進學生全面發展的重要手段。

4 結束語

綜上所述，在高中物理的學習當中，不應該僅僅局限在書本的內容，而是應該打開自己的視角，拓寬自己的視野，將目光放在遙遠的宇宙和太空。書本的知識是為了實踐做好準備，而高中物理知識的應用，能夠在航空領域進行一定的探索。高中生在物理學習當中，也可以利用書本的知識和自我的實踐探索，領悟航空領域的奧秘。