高中物理知識(shí)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用

張景嘉

（山東省濟(jì)南市章丘區(qū)第四中學(xué)，濟(jì)南 250200）

1 引言

高中的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，不僅是為我們步入大學(xué)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，更是為提升同學(xué)們的綜合思維能力等，做好了一定的鋪墊。眾所周知的是，現(xiàn)階段各個(gè)國家的航空航天事業(yè)發(fā)展都處于重要的階段，航空航天的技術(shù)發(fā)展不僅僅是提升對(duì)于宇宙和太空的了解，更是體現(xiàn)一個(gè)國家綜合實(shí)力的重要手段。我國的航空航天事業(yè)發(fā)展已經(jīng)取得了豐碩的成果，而作為高中生，其實(shí)在高中的物理學(xué)習(xí)當(dāng)中就已經(jīng)涉及到了很多航空航天知識(shí)。

2 航空領(lǐng)域涉及的天體運(yùn)動(dòng)定律

在航空領(lǐng)域，面向的研究對(duì)象是廣闊的太空，而在高中的物理學(xué)習(xí)當(dāng)中，則也涉及到了天體運(yùn)動(dòng)的內(nèi)容。天體運(yùn)動(dòng)是宇宙當(dāng)中常見的現(xiàn)象，更是高中物理學(xué)習(xí)必然涉及的內(nèi)容，而萬有引力定律則是一切天體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，不僅在高中物理的教材以及考試當(dāng)中占有重要比重，更是航空領(lǐng)域涉及的重要內(nèi)容。在航空領(lǐng)域，所應(yīng)用到的高中物理知識(shí)當(dāng)中，主要的天體運(yùn)動(dòng)定律包含有開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律、萬有引力定律以及三大宇宙速度。在高中物理的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中也經(jīng)常遇見該知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)物理例題，這都是一種實(shí)踐應(yīng)用的體現(xiàn)。

2.1 開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律

開普勒行星運(yùn)動(dòng)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(nèi)容都是天體運(yùn)動(dòng)過程當(dāng)中涉及到的軌跡問題。在太陽系當(dāng)中，各個(gè)行星之間所擁有的一個(gè)共同之處在與，和太陽的連線在同樣時(shí)間掃過的面積是相等的[1]。因此無論太陽系當(dāng)中哪一個(gè)行星在運(yùn)動(dòng)的過程當(dāng)中，在近日點(diǎn)位置時(shí)，運(yùn)動(dòng)速率最大，在遠(yuǎn)日點(diǎn)位置時(shí)，運(yùn)動(dòng)速率最小。開普勒定律當(dāng)中還表明，在行星和天體運(yùn)動(dòng)的過程當(dāng)中，運(yùn)動(dòng)的周期具體大小只和中心天體存在聯(lián)系，而不會(huì)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(duì)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用力進(jìn)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(lǐng)域當(dāng)中十分常見，例如在地球和太陽的運(yùn)動(dòng)過程當(dāng)中，地球是圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的，行星和太陽之間存在的一種引力，導(dǎo)致其不會(huì)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(xué)習(xí)當(dāng)中，萬有引力定律的主要內(nèi)容是指：在自然界當(dāng)中，任何物體之間都會(huì)存在吸引力，兩個(gè)物體質(zhì)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(fā)現(xiàn)與證明，在航空領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用[2]。

2.3 三大宇宙速度

在宇宙當(dāng)中，人們進(jìn)行各種航天器的發(fā)送需要考慮到萬有引力的定律，因此面對(duì)不同的發(fā)射需求，也需要具有一定的最小發(fā)射速度范疇。在航天器的發(fā)射過程當(dāng)中，為了實(shí)現(xiàn)環(huán)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(fā)射速度。第一宇宙速度也被稱為環(huán)繞速度，根據(jù)力學(xué)理論進(jìn)行計(jì)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(shí)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用

在航空領(lǐng)域應(yīng)用到的很多物理知識(shí)，其實(shí)在我們的高中階段都已經(jīng)進(jìn)行了深入的學(xué)習(xí)，例如在學(xué)習(xí)萬有引力定律的過程當(dāng)中，在高中階段就占據(jù)了較大的比重，高中物理的考察當(dāng)中經(jīng)常會(huì)有萬有引力定律的立體。高中物理知識(shí)和航空航天知識(shí)進(jìn)行聯(lián)合考察，不僅能夠有效了解學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的具體掌握，還能夠幫助學(xué)生了解到該知識(shí)點(diǎn)在實(shí)踐當(dāng)中的廣闊應(yīng)用前景，促進(jìn)提升對(duì)于高中物理的興趣提升。

例如在一道例題當(dāng)中，題目的重要內(nèi)容如下：石墨烯是今年發(fā)現(xiàn)的一種新型材料，能夠擁有廣闊的應(yīng)用前景，石墨烯的主要特性是能夠?qū)щ姟?dǎo)熱，并且可以有望利用石墨烯材質(zhì)，進(jìn)行太空纜繩的建造。如果在利用石墨烯進(jìn)行地球同步軌道站和赤道基站的纜繩聯(lián)通，就可以實(shí)現(xiàn)太空和地球的鏈接。假設(shè)赤道基站到地球同步軌道站之間的高度為h，貨物運(yùn)輸質(zhì)量為m。求該貨物相對(duì)地心運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。其中該地球自轉(zhuǎn)角度為w，半徑為R。該題的解題思維為：首先假設(shè)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(duì)于底薪的功能E=1/2*（mv2），可推導(dǎo)出，E=1/2*（m（R+h）2）。

諸如此類的題型還有很多，從側(cè)面證明了高中物理和航空航天知識(shí)之間存在的密切聯(lián)系，適當(dāng)應(yīng)用高中物理知識(shí)和航空領(lǐng)域的結(jié)合，是提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的重要手段。

4 結(jié)束語

綜上所述，在高中物理的學(xué)習(xí)當(dāng)中，不應(yīng)該僅僅局限在書本的內(nèi)容，而是應(yīng)該打開自己的視角，拓寬自己的視野，將目光放在遙遠(yuǎn)的宇宙和太空。書本的知識(shí)是為了實(shí)踐做好準(zhǔn)備，而高中物理知識(shí)的應(yīng)用，能夠在航空領(lǐng)域進(jìn)行一定的探索。高中生在物理學(xué)習(xí)當(dāng)中，也可以利用書本的知識(shí)和自我的實(shí)踐探索，領(lǐng)悟航空領(lǐng)域的奧秘。