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    高中物理知识关于航天工程之应用

    时间:2020-12-10 08:02:31 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站


      摘 要:近几十年来,伴随着科技如洪水般汹涌的迅猛发展,我国航空航天工程也取得了一个个伟大的成就与突破,跻身于世界领先行列。众所周知,航空航天工程中的诸多技术的实现是建立在物理的理论基础之上的,因此,中学物理课程中将航天工程列入其必须掌握的范围,为我国航天工程技术的发展与进步提供优秀人才,具有着非常深远的意义。
      关键词:高中物理;航天工程;应用
      我国科技的迅猛发展,带动着各个领域技术的革新。航天领域更是在取得傲人的成绩时,继续坚持不懈地进步着。高中物理知识作为了解航天工程技术的基础,更是被划为高考的必考类题目。通过这种命题,拓展了中学生关于物理知识在航天工程领域中的应用,亦增强了其对物理知识的理解与掌握。
      一、卫星变轨问题
      为实现当今航天事业的发展,我们就必须借用航天飞行器来解决相关问题和实践相关理论。这就涉及高中物理中有关万有引力和圆周运动当面的知识[1]。
      1.理解:人造卫星在轨道运行时,某些不确定因素会对其运行轨道造成影响,使其缓慢地脱离其原有运行轨道。对此,我们就必须依靠装载在卫星上的小型发动机对其不确定因素造成的偏差进行纠正,使其回到正轨,并正常工作[2]。
      2.原理:万有引力为人造卫星围绕地球做匀速圆周运动提供向心力,由于卫星正常运转时,其线速度、半径、向心加速度、周期都是确定且不变的。若卫星需要实现变轨,只需通过改变其中某个参数的数值便会使其他數据发生变化,从而达到变轨的目的。
      3.途径:当人造卫星在正常运转时,通过反冲做功,使人造卫星拥有一个与之运动方向一致的推力,从而达到改变轨道半径的作用。
      人们正是通过对已掌握的物理知识进行研究与实践,从而实现了对人造卫星的实时控制与监控,使之正常地为人类工作。
      二、火箭发射中的动量守恒问题
      火箭之所以能成抵抗地球的引力而飞出去,正是由于火箭推进器正常工作时严格遵守了动量守恒定律。当火箭推进器燃烧室中的燃料充分燃烧时,会在尾部放出大量高压燃气,这些燃气携带着巨大的动能,由于动量守恒,火箭就会得到一个等值的反作用能量(即发生反冲现象)。火箭就是根据这个原理,不断加速,直至超过第一宇宙速度,脱离地球引力的束缚,飞离地球。
      三、航天器材中的力学问题
      在航天器正常投入使用之前,各个部件都必须经过严格的力学环境检,如:空气动力学、多体动力学、结构动力学等。简单举例来说,航天器的机体会携带大量液态推进剂,当其开始做某个运动时,机体内的燃料会进行晃动,从而对其运动方向和容器产生影响。所以,在一切准备就绪之前,力学上的问题必须得到妥善的解决。此外,通过对各种材料的不断试验,选出能够承受巨大压力的材料作为航天器的生产原料更是至关重要的。所以,力学问题的研究与发展,与我国航天工程技术的发展密切相关,我们在学习过程中应仔细钻研[3]。
      四、如何在物理课程中学习更多的航天工程知识
      1.及时查阅相关的航天知识
      许多同学都对航天航空工程有着浓厚的兴趣,除了书本中题例所普及的航天知识之外,我们应该更多地去了解航天航空领域的知识。现在的网络十分发达,文献也极容易查阅,当我们碰见感兴趣的案例时,不防抽出时间去多了解与学习。例如课本中所涉及的万有引力、质能方程、相对论等知识,在书本上的介绍是十分有限的,对此,我们就应对自己感兴趣的部分进行拓展和延伸,以此达到充分丰富自己航天知识的目的。此外,这样的学习方式更能激发我们的学习热情,在掌握和使用相关物理知识的能力上卓有成效。
      2.自我梳理一套完整的知识框架
      航天航空工程所涉及的知识和应用非常广泛和深奥,但仅从物理学方面,我们可以从力学的简单问题入手,再慢慢加深对其知识的理解和掌握。就近几年的高考物理试卷分析,天体学的考察总是依托航天航空工程为背景。这类题的难度普遍不低,以我们的基础物理知识并不能轻易解答。就如前几年在考查天体学时常将开普勒三大定律引入考题,但是同学们在学习过程中并未进行过深的探究与学习,此类题的失分也就较为严重和普遍。故此,这也就要求我们在学习过程中要更具有钻研精神,并对偏冷门知识进行进一步学习,同时也说明了国家对航天工程人才的培养极为重视。
      高中物理知识在航天航空领域中发挥着巨大的作用,也是很多技术得以发展的基础,这也暗示着我们有必要将中学的知识学扎实,这样在未来的科研工作中才不会手足无措。
      参考文献:
      [1]王冠斌.高中物理知识在航空航天方面应用浅谈[J].中国高新区,2018(8):95.
      [2]孟光,周徐斌,苗军.航天重大工程中的力学问题[J].力学进展,2016(46):267.
      [3]陈华宁.对高中物理卫星变轨问题中三个物理量的分析[J].湖南中学物理,2014,29(2):78-79.
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