在現代教育中,特別是高中物理中,牛頓萬有引力定律是學科的重要組成部分高中物理開普勒,其他航天知識多年來在高考中占據絕對主導地位。 [1]作為一門綜合性很強的重要科學技術高中物理開普勒,在科學知識方面,航天技術知識逐漸融入到原理相似的高中物理中,并滲透到一定的機械、熱學等物理知識中。 高中物理知識作為航空大學技術的基本原理支撐,越來越受到重視。 2、航空領域涉及的天體運動規律。 在航空領域,研究對象是浩瀚太空中的天體運動。 這種宇宙中普遍存在的現象,也是高中物理天體運動研究中不可避免的一部分。 在學習高中物理的過程中,我們經常發現宇宙三大速度、萬有引力定律、開普勒行星運動定律是航空領域天體運動的主要定律。 它們在高中物理教材和考試中發揮著重要作用,并在高中物理教材和考試中使用。 萬有引力定律在航空領域也發揮著重要作用,是所有天體運動的基礎。 2.1 開普勒行星運動定律 開普勒行星運動定律還包括與天體運動軌跡有關的開普勒軌道定律。 太陽系中的所有行星,無論其運動過程如何,在近日點的最大或最小速度如何,都有一個共同點,那就是它們都等于太陽同時掃過的線。 而且,行星和天體運動過程中,運動周期的具體大小不受其他天體的影響,只與中心天體有關。
2.2 萬有引力定律 控制兩個物體之間相互作用的萬有引力定律在航空領域非常常見。 在自然界中,任何物體之間都存在吸引力。 高中物理學習中,萬有引力定律的主要內容是:萬有引力的大小取決于兩個物體的質量與其距離的平方的乘積。 [2] 不難理解,宇宙萬有引力定律的發現在航天領域有著重要的應用。 例如,在太陽系運動過程中,地球繞太陽運動,地球和太陽之間存在引力,阻止地球在繞太陽運動過程中離開太陽系。 2.3 三大宇宙速度 人們在發射各種航天器時,需要考慮在宇宙中發射時的萬有引力定律。 同時,為了滿足繞太陽運行而不離開太陽系或飛出太陽系的需要,對航天器也有不同的發射要求。 航天器在發射過程中,也需要有一定的最小發射速度范圍。 根據力學理論,發射速度應以第一宇宙速度(又稱圓周速度)7.9公里、第二宇宙速度11.2公里、第三宇宙速度16.7公里為基準。 目前的速度16.7公里,也就是第三宇宙速度,是我們目前很難達到的速度——脫離太陽引力,飛出太陽系。 3.高中物理知識在航天領域的應用 3.1高中物理知識在宇航服中的應用 人類無法在沒有防護的真空環境——太空中生存。 為了保護宇航員的生命和健康,研究人員設計了一款集多種功能于一體的宇航服,運用了大量的高中物理知識。
首先,由于宇航員的外部工作環境較差,宇宙環境中的輻射對宇航員的健康有一定的影響。 為了保證他們的安全,研究人員使用鍍鋁材料作為宇航服第一層的主要層。 該材料是一種特殊材料的多功能層,具有防輻射、耐磨、防刺等多種功能。 鍍鋁材料可以承受大量的宇宙射線。 其次,宇航服的第二層是氣密層。 為了實現宇航服內部壓力的穩定,研究人員采用了加壓氣密性。 在第二層的約束下,即使存在壓差,宇航服也不會變形。 它還可以防止宇航員在宇宙真空環境中時,體內的血液因壓力差而在短時間內迅速膨脹甚至“爆炸”。 第三,隔熱層是宇航服設計的第三層。 以月球為例,由于光的影響,太陽面與月球背面以及不同地點之間的溫差可達數百攝氏度。 為了解決這一問題,實現快速變化,保證宇航員在合適的環境溫度下工作,研究人員利用水的特性——比熱容大來減小溫差,并采用冷卻循環系統來保證適宜性和穩定性宇航服的內部溫度。 。 最后,宇航服配備的頭盔大多采用雙層設計,可以承受大氣壓力的沖擊,避免人眼直接暴露在太空環境中,過濾掉大量影響宇航員瞳孔和視力的有害射線。 除了窗戶外,宇航服還為頭盔增加了遮光窗,以阻擋強光。 它具有一系列光譜特性,不會影響宇航員的正常視力,避免宇航員在航天器外工作對眼睛造成傷害。
3.2 高中物理知識在航天器對接中的應用。 當我們集體觀看神舟飛船與天宮一號在宇宙中對接的電視直播時,如下圖所示,我們發現現場指揮員面前有一塊屏幕,用于觀察神舟飛船與天宮一號的對接。神舟飛船和天宮一號。 宇宙中的兩條相交線就是姿態調整標準線。 操作者首先對準姿態調整標準線——兩條相交線的中心; 其次,啟動神舟飛船上的發動機,神舟飛船在運動過程中實現兩條相貫線的重合。 調整飛船的橫滾姿態決定了神舟飛船與天宮一號對接成功的概率。 因此,通過起跑線連接的兩臺發動機A和B——兩臺發動機的推力矢量相反——被選擇穿過航天器。 設備的中心,最大限度地節省燃料。 根據力矢量合成可以看出,FA產生的角加速度ωA方向相同。 因此,航天器開始形成逆時針旋轉線,然后十字線開始向前移動,接近穩定狀態。 神舟飛船滾轉一定角度后,飛船的A、B發動機向后旋轉,會形成與當前旋轉線速度相反的旋轉速度。 當兩條交線重疊后,線加速度ωA′和ωB′使航天器的線速度逐漸減小至0。 當神舟飛船進入零線速度時,操作員可以將神舟飛船與天宮一號連接起來。 3.3 航天器的軌道運動 航天器作為在地球和太空之間飛行的航天器,完成從地球表面到太空的旅程。 為了使航天器能夠自由地做圓周運動,以便與其他原有的航天器進行對接,通常需要選擇適當的時機,將其經過遠地點的軌道轉換為地球外的軌道,并且最好在更理想的軌道。
航天器的運行通過多次軌道變換來改變其運動,最終使航天器的半徑成為橢圓的半長軸。 如果這種軌道改變失敗,航天器將失去控制并墜入大氣層,永遠燃燒或漂浮在太空中。 因此,航天器的初始橢圓軌道只是航天領域的第一步。 為了降低火箭發動機的燃油消耗、初始速度以及航天器航向的失效概率,相關參數的準確計算是所有過程中最重要、最關鍵的一步。 [3]因此,研究者需要特別關注。 2013年,中國發射了神舟十號載人飛船,在太空停留了15天。 航天器離開地球表面后,首先沿著橢圓軌道運行,最終成功繞軌。 4.結論高中物理知識可以用來解決航空航天領域的一些常見現象。 通過了解高中物理知識在航空航天中的應用,對于我們高中生來說,可以調動他們學習物理知識的興趣,培養他們相應的物理實踐能力,從而促進每個學生的全面發展。 參考文獻:[1]潤方旭. 高中物理知識在航空航天中的應用實例分析[J]. 中國科技投資,2016(34):342。 [2]吉鐸. 高中物理知識在航空航天中的應用實例分析[J]. 未來人才,2017(21):194。 [3] 張景浩. 淺析計算固體力學的發展及其在航空航天工程中的應用[J]. 探索科學,2016(12):188。 李嘉科. 高中物理知識在航空航天中的應用分析[J]. 科技創新,2019(27):54-55。