高中物理知识在航空航天领域应用探究
【摘 要】随着我国综合国力的全面提升，我国航天航空领域也在日益前进，“嫦娥奔月”、“神州升天”让我们国家航天梦飞速前进。因此，为了更好地适应时代发展的需求，最近几年，高中物理教材文本或是试题上经常会出现一些同航天领域有关的物理知识。同时这也充分体现了高中物理知识在生活中的运用要求。故而，我们高中生在为祖国为自豪的同时，还必须要认真学好科技知识。本人根据所学知识，深入探究了高中物理知识在航空航天领域方面的应用，作为学生，文化水平知识有限，文中难免会存在一些不足之处，还恳请各位专家和老师给予批评指正。
【关键词】航空航天领域；高中物理知识；运用
中图分类号： G634.7 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）34-0228-003
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.094
近年來，随着我国科技一日千里的发展，我国在航空航天事业方面取得了较为显著成绩。有效为我国教育指明了发展道路，同时航空航天领域方面的知识也有效渗透到教学知识中。物理这门学科在了解航空航天知识方面有着至关重要的，同时二者也有着非常紧密的联系。纵观这几年的高考物理试题，我们不难发现，很多素材都是来自于航空航天方面。比如，力学知识、万有引力定律知识与航空航天知识的应用原理之间有着直接关系。同时，近年来高考中的热点都是选于航空航天领域方面的知识点。因此，作为学生的我们要通过各种途径了解物理知识在航空航天领域的运用。
1 分析高中物理与航空航天技术之间的联系
天文学在世界物理学史占据着至关重要的地位，天文学作为物理学衍生出一个分支。在人类认识宇宙和物理学进步的过程中占据着非常重要地位。随着社会的发展，天文学到了现代社会主要用在航空航天事业当中，每一次天文学的进步或是发展都在很大程度上助推了社会进步发展[1]。
随着社会的发展，在现阶段教育事业中，航空航天知识也渗透到其中，特别是在高中物理学科中，在高中物理学科中，万有引力定律是非常重要的一部分，一直以来都在高考中占据主导地位，作为一项高度融合的科学技术，航空航天逐渐融高中物理知识中，同时航空航天也渗透到热学、力学等知识中，并逐渐走进高中物理，作为航空航天技术原理支持的高中物理受到越来越多人的重视，故而，作为高中生的我们要深入探究高中物理知识在航天领域的应用[2]。
2 高中物理知识在航天领域的应用
最近几年，随着我们国家在太空探索领域研究方面的不断发展，2003年在万众瞩目下，我国成功发射第一艘载人飞船。这次发射标志着我国在外太空探索道路上一次质的飞跃。之后，我国投入了大量的人力物力开始建设宇宙空间站，通过各方的不努力，通过“长征”系列运输火箭成功在太空组建了“天宫”空间站，有效地为我国航天工作顺利有序发展，打下牢固的基础。高中物理知识在我国探索太空的道路上，提供了重要保障。
（一）高中物理知识在神奇的宇航服的应用
在我们国家探索航天道路上，宇航员翟志刚身穿宇航服出舱活动让成千万名人们为之心动，这一伟大举措，告知世界人民，中国制造宇航服能够有效适应外太空，同时还能确保宇航员的安全。通过高中物理的学习，我们深知太空环境属于高真空状态。宇航服在宇航员进入太空后，要及时为其提供同地球相同内部气压环境。故而，进入太空之后，宇航服的内外两侧就成释放出巨大的气压差。所以，设计人员宇航服的设计过程中，必须要考虑到气压问题。唯有这样，才能设计出安全可靠的宇航服[3]。另外，宇航员的宇航服还有很多神奇之处，研究发现，其第一层为隔热层，这样设计的目的，主要是为了进一步避免宇宙温度过热、过冷对宇航员所造成伤害。第二层，液冷层的设置隔热层主要是为了保证宇航员身体热量的稳定，以及有效地进行散热。液冷层同气体导热比较，液体的导热效率更高。第三层，主要是多功能层，由于这层在最外面。故而，具备防辐射、防磨等功能，除此之外，这层也是各种数字化接区。所以说，宇航服的功能不仅丰富，且其功能还较为全面。对于宇航员而言，宇航服就是保护伞，有效地保障宇航员的生命安全。
（二）高中物理知识在人造卫星的运动方面的应用
通过对高中物理知识的学习，我们深知人造卫星，主要就是指人类发射的航天器，同时并围绕着特定星球进行运动。在本次研究中，我们以人造地球卫星为例，我们通过高中物理知识的学习，了解到人造地球卫星，根据卫星运行轨道高度的差异性，我们可其将其分为三种，即，低轨道卫星、高轨道以及中轨道[4]。一般来说，特殊人造地球卫星主要是地球同步轨道卫星，这种人造地球卫星，同地球自转角速度相同，同时与地球赤道高度轨道以及同心固定，另外，特殊人造地球卫星还同地球保持相对静止状态。为什么地球与轨道卫星高度相同呢？对此，我们可以使用高中物理当中的万有引力定律来进行解释：
上述公式中，G是万有引力常数；m是卫星质量，M地球质量；T地球自传周期；R0地球半径H是卫星地面的高度；因此，我们可以有效分析出，地球同步轨道卫星高度同G、M、T、R0有关。所以，这对于地球同步轨道卫星而言，G、M、T、R0这些数据都是固定不变的，故而，这就可以解释出为什么地球与轨道卫星具有较高的一致性。
（三）高中物理知识在变轨方面的应用
众所周知，宇宙航天中，卫星或是宇宙飞船从发射到升上太空，以及到太空正常运行。卫星和宇宙飞船在这个过程中，必定会涉及到成千上万次轨道变迁问题。这一问题同高中物理知识息息相关。同时这一问题也是我们高中物理学习的难点和重点问题。通常情况下，宇宙航天当中卫星和飞船都主要是从地面发射后，他们就会进入离地球距离最近轨道进行运动，倘若遇到卫星或是飞船速度发生较大的变化之后，卫星或是飞船就会迅速变换轨道，同时并自主进入椭圆轨道进行圆周运动。如果卫星或是飞船达到椭圆轨道远地点后，同上述一样，会进行再次变化轨道，并且还会进入到另一个圆的轨道当中进行圆周运动。研究发现，卫星或是宇宙飞船升空，再到之后进入太空运行中，如果卫星和飞船运行速度变化下降的时候，他们则会机械能贴心运动，运动一段时间后，他们又会回到原来的轨道进行之前的圆周运动。在最近几年的高考中，这类问题是非常热门的，如下题目：已知，“嫦娥一号”绕地球运行中，需要经过图一所示的三次椭圆变轨。请问“嫦娥一号”在三次变轨的椭圆轨道上正常运行的时候，下A、B、C、D选项当中那一种是错误的：