【摘 要】随着改革开放的深入发展，我国的航天航空事业也相应获得了飞速发展，这使得近年来在高考物理试题的命题中，也会经常出现与航天航空相关的物理知识。本文主要分析了万有引力定律在天体运动中的综合应用，天体运动中功和能的例题解析，希望高考生在面对高中物理知识与航天航空方面结合的相关试题是能够从容应对。

【关键词】高中物理知识；航天航空；应用研究；实例分析

近年来，中国航天事业获得了飞速发展，这为高考物理命题提供了非常多的素材。航空航天中应用的原理有许多跟物理知识有着非常紧密的联系，但是其中联系较多的物理知识还是万有引力定律及万有引力定律与其它物理知识的结合方面，在高考考察方面也多从此角度入手。高中物理知识在航天航空方面的应用具体体现在以下两个方面：第一，关于天体质量及密度的计算，这里高考命题的重点主要是万有引力定律、星球表面重力加速度的计算等；第二，关于人造卫星的运行及轨道变化的计算，这里高考命题的重点主要是圆周运动的相关规律、万有引力定律及卫星在运行时的线速度、角速度、周期等的计算。因此，航空航天知识与万有引力定律的相关知识有着紧密的联系，作为高中生，为了更好的学习此方面的知识，应将万有引力定律与其它相关的物理知识结合起来，来解决高中物理知识应用于航天航空方面的综合性物理问题。

1 万有引力定律在天体运动中的综合应用

万有引力定律在高中物理知识中的力学知识方面占有非常重要的地位，在高考物理的考查中也占有较大的比重。在高考物理知识考查中，经常会跟物理知识的实际应用联系在一起，如航空航天与物理知识的结合就是經常被考察的领域。通常来说，与航空航天联系起来考察的物理知识通常看起来较抽象复杂，但事实上，通过仔细分析，这类题目的核心实质上就是万有引力定律，有时也会结合匀速圆周运动规律、牛顿运动定律、天体运动定律等其它知识综合起来考查。要想使高中考生在面对这方面的知识能够获得较高的分数，需要考生抓住题目所要考察的知识核心，联系所学物理知识针对性地进行解题。

例1 石墨烯是近年来发现的新型材料，具有较好的导电、导热性能，据了解这种材料能使21世纪的世界发生巨大的变化，该材料的发现者还获得了2010年的诺贝尔物理学奖。在本世纪，有望实现用石墨烯搭建通往太空的缆绳。可以假设在地球的同步轨道站用石墨烯制作的缆绳通至赤道基站，电梯就沿着这条缆绳运动，从而达到太空与地球之间的有效连接。

如果从赤道基站到地球的同步轨道站之间的高度为h，从地球运至外太空的货物的质量为m，求该货物相对地心运动的动能。设地球自转角度为w，半径为R。

【解析】可以假设货物到地球中心之间的距离为n，这样货物的线速度v自然而然得出。在这样的条件下，可以得出：

n=R+h；v=n*w

货物相对于地心的功能E=1/2*（mv2）；由以上公式可以相应得出E=1/2*（m（R+h）2）。

2 天体运动中功和能例题解析

功和能是高中物理知识中的重要知识点，也是高考命题中经常要考查的重要知识点，应用功和能的有关物理知识可以帮助快速的解决高考物理题。在高中物理知识与航空航天结合的相关试题中，万有引力定律，功和能相结合的考查形式在高考物理中也经常常见。针对这类考查形式，需要高中生牢固掌握功和能的相关知识，还要对功和能的转换关系有清楚的了解，这样在面对类似的高考物理试题时才能更加从容的应对。在掌握功和能、功和能之间转换关系相关知识的基础上，再结合万有引力定律的相关应用，就能相应解决与航空航天领域相关的物理知识。

例2 我国“嫦娥三号”探测器升入月球的最后阶段应用了复杂的物理知识。首先在“嫦娥三号”内部发动机的作用下，设探测器接收到来自内部的推力后距离月球表面高度为h1的位置停住，随着推力的变化，探测器开始迅速下降，假设离月球的高度h2的速度为v。在探测器安全悬停在月球上空后，将发动机关闭，探测器仅受重力影响下落到月球表面。已知条件为探测器除燃料之外的总质量为m，地球和月球的半径比值为k1，地球和月球间的质量比值为k2，另外，地球表面附近的重力加速度为g。求：月球表面的重力加速度大小及“嫦娥三号”探测器刚刚接触月球表面时的速度。

【解析】假设地球的质量和半径分别为M和R，月球的质量为M1，月球的半径为R1，月球表面附近的重力加速度为g1，探测器刚刚接触月球表面时的速度的大小为v1。

在这样的条件下，可以由此得出星球表面的万有引力为：mg1=GM1m/R12；mg=GMm/R2。在此基础上，可以明显得出，月球表面附近的重力加速度g1=k12g/k2。再结合速度的位移公式，v12-v2=2g1h2，可以明显得到探测器刚刚接触月球表面时的速度v1=（v2+2k12gh1/k2）1/2。

3 结语

在航空航天领域内考查高中物理知识在近年来的高考物理试题中非常常见，几乎每年都会出现。通常来说，类似的试题都会以万有引力知识为核心，再结合其它高考物理易考点进行综合考查。针对高考物理题中出现此类的问题，需要高考生能够熟练掌握万有引力定律的相关知识，如重力、向心力等知识，除此之外，还需要清楚重力之间、向心力之间、重力及向心力之间的关系，还需要详细了解万有引力定律适用的条件，并理解万有引力定律与其它物理知识之间的关系及相关的应用。目前，高考物理知识的考查不单单是简单的考查一个物理知识点，还需要通过多种知识的结合来考查高考生对知识的综合应用能力。因此，高考面对类似的问题时，除了对上述知识点有较详细的了解外，还需要明确天体运动的模型、核心模型、双星模型以及“天体相遇”的相关模型。最后，高考生应当区别同步卫星与一般卫星，自转周期与公转周期间的区别。高考生只要对以上的知识有深入的理解，再加上在平时多加练习与此类型知识相关的题目，在面对航空航天领域与高中物理知识结合来考查的相关题目时，就能够较从容的应对，达到快速解题的目的，从而在高考中取得物理高分。

【参考文献】

[1]许利明.用中学物理求解航天技术问题[J].物理教学.2010（10）.

[2]刘要北，高银浩，张文庆，崔小敏.新形势下大学物理与中学物理电磁学部分的衔接[J].科技资讯.2017（20）.