韓鴻宇

（武漢市育才高級中學(xué)，湖北 武漢）

我國科技的迅猛發(fā)展，帶動著各個領(lǐng)域技術(shù)的革新。航天領(lǐng)域更是在取得傲人的成績時，繼續(xù)堅(jiān)持不懈地進(jìn)步著。高中物理知識作為了解航天工程技術(shù)的基礎(chǔ)，更是被劃為高考的必考類題目。通過這種命題，拓展了中學(xué)生關(guān)于物理知識在航天工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，亦增強(qiáng)了其對物理知識的理解與掌握。

一、衛(wèi)星變軌問題

為實(shí)現(xiàn)當(dāng)今航天事業(yè)的發(fā)展，我們就必須借用航天飛行器來解決相關(guān)問題和實(shí)踐相關(guān)理論。這就涉及高中物理中有關(guān)萬有引力和圓周運(yùn)動當(dāng)面的知識[1]。

1.理解：人造衛(wèi)星在軌道運(yùn)行時，某些不確定因素會對其運(yùn)行軌道造成影響，使其緩慢地脫離其原有運(yùn)行軌道。對此，我們就必須依靠裝載在衛(wèi)星上的小型發(fā)動機(jī)對其不確定因素造成的偏差進(jìn)行糾正，使其回到正軌，并正常工作[2]。

2.原理：萬有引力為人造衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動提供向心力，由于衛(wèi)星正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，其線速度、半徑、向心加速度、周期都是確定且不變的。若衛(wèi)星需要實(shí)現(xiàn)變軌，只需通過改變其中某個參數(shù)的數(shù)值便會使其他數(shù)據(jù)發(fā)生變化，從而達(dá)到變軌的目的。

3.途徑：當(dāng)人造衛(wèi)星在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，通過反沖做功，使人造衛(wèi)星擁有一個與之運(yùn)動方向一致的推力，從而達(dá)到改變軌道半徑的作用。

人們正是通過對已掌握的物理知識進(jìn)行研究與實(shí)踐，從而實(shí)現(xiàn)了對人造衛(wèi)星的實(shí)時控制與監(jiān)控，使之正常地為人類工作。

二、火箭發(fā)射中的動量守恒問題

火箭之所以能成抵抗地球的引力而飛出去，正是由于火箭推進(jìn)器正常工作時嚴(yán)格遵守了動量守恒定律。當(dāng)火箭推進(jìn)器燃燒室中的燃料充分燃燒時，會在尾部放出大量高壓燃?xì)?，這些燃?xì)鈹y帶著巨大的動能，由于動量守恒，火箭就會得到一個等值的反作用能量（即發(fā)生反沖現(xiàn)象）?；鸺褪歉鶕?jù)這個原理，不斷加速，直至超過第一宇宙速度，脫離地球引力的束縛，飛離地球。

三、航天器材中的力學(xué)問題

在航天器正常投入使用之前，各個部件都必須經(jīng)過嚴(yán)格的力學(xué)環(huán)境檢，如：空氣動力學(xué)、多體動力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)等。簡單舉例來說，航天器的機(jī)體會攜帶大量液態(tài)推進(jìn)劑，當(dāng)其開始做某個運(yùn)動時，機(jī)體內(nèi)的燃料會進(jìn)行晃動，從而對其運(yùn)動方向和容器產(chǎn)生影響。所以，在一切準(zhǔn)備就緒之前，力學(xué)上的問題必須得到妥善的解決。此外，通過對各種材料的不斷試驗(yàn)，選出能夠承受巨大壓力的材料作為航天器的生產(chǎn)原料更是至關(guān)重要的。所以，力學(xué)問題的研究與發(fā)展，與我國航天工程技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，我們在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)仔細(xì)鉆研[3]。

四、如何在物理課程中學(xué)習(xí)更多的航天工程知識

1.及時查閱相關(guān)的航天知識

許多同學(xué)都對航天航空工程有著濃厚的興趣，除了書本中題例所普及的航天知識之外，我們應(yīng)該更多地去了解航天航空領(lǐng)域的知識?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)十分發(fā)達(dá)，文獻(xiàn)也極容易查閱，當(dāng)我們碰見感興趣的案例時，不防抽出時間去多了解與學(xué)習(xí)。例如課本中所涉及的萬有引力、質(zhì)能方程、相對論等知識，在書本上的介紹是十分有限的，對此，我們就應(yīng)對自己感興趣的部分進(jìn)行拓展和延伸，以此達(dá)到充分豐富自己航天知識的目的。此外，這樣的學(xué)習(xí)方式更能激發(fā)我們的學(xué)習(xí)熱情，在掌握和使用相關(guān)物理知識的能力上卓有成效。

2.自我梳理一套完整的知識框架

航天航空工程所涉及的知識和應(yīng)用非常廣泛和深奧，但僅從物理學(xué)方面，我們可以從力學(xué)的簡單問題入手，再慢慢加深對其知識的理解和掌握。就近幾年的高考物理試卷分析，天體學(xué)的考察總是依托航天航空工程為背景。這類題的難度普遍不低，以我們的基礎(chǔ)物理知識并不能輕易解答。就如前幾年在考查天體學(xué)時常將開普勒三大定律引入考題，但是同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中并未進(jìn)行過深的探究與學(xué)習(xí)，此類題的失分也就較為嚴(yán)重和普遍。故此，這也就要求我們在學(xué)習(xí)過程中要更具有鉆研精神，并對偏冷門知識進(jìn)行進(jìn)一步學(xué)習(xí)，同時也說明了國家對航天工程人才的培養(yǎng)極為重視。

高中物理知識在航天航空領(lǐng)域中發(fā)揮著巨大的作用，也是很多技術(shù)得以發(fā)展的基礎(chǔ)，這也暗示著我們有必要將中學(xué)的知識學(xué)扎實(shí)，這樣在未來的科研工作中才不會手足無措。