对高中物理教学中拓展天文和航天知识的思考

摘 要： 本文用历年浙江和其他省份及全国卷的例子，表明高考在物理试题中，天文和航天知识几乎年年出现，说明教师在实际的教学过程中需要拓展这方面的知识，尤其是关注天文新发现和我国航天发展，一方面体现物理的实用性，另一方面激发学生的民族自豪感和求知欲。

关键词： 高中物理教学 天文学 航天知识

2012年浙江高考理科综合卷的第15题，考查学生用物理知识和天文航天知识，以及用数学知识解决物理问题的能力。同样的，浙江2011年的第19题，2010年的第20题和2009年的第19题，考的都是这些知识和能力。其他省份和全国卷也都存在这一现象：天文和航天知识在物理高考中几乎年年出现。这表明在新课程标准的指导下，现行的高中物理教材和考试题型都紧跟时代的发展，反映现代科技的进步。教师在课堂教学过程中，需要注意增加物理的实用性和趣味性，使学生能把枯燥的物理理论和当代高新科学技术发展联系起来，增强学生的求知欲。特别是天文学和航天技术的发展这些内容。

一、物理学与天文知识、航天技术的关系

天文学在物理学中扮演着一个很特殊的角色。它是物理学的一个重要分支，又占据了物理学中一个相对重要的地位。它的发展是极其曲折而又激动人心的，每一次进步都带动了整个物理学界的巨大变革。而物理学界里程碑似的成绩无不有与之相关的地方，无不有其应用的地方。哥白尼的日心说带来了天文学的一次翻天覆地的变革。之后导致了天体物理学的自诞生以来最为飞速的一次发展，其中牛顿的万有引力的影响是极其深远的。它给天文学家解释许多问题提供了一个最有力的论证。

航天技术是一门高度综合性的科学技术，是很多现代科学和技术成就的综合集成。航天技术的设想来源于基础物理学中的力学和热学，而其发展主要依赖于电子技术、自动化技术、遥感技术和计算机技术等众多先进技术的发展。而这些技术的发展都离不开物理学基础理论的研究。如没有电磁学的发展，人类就无法使用电能，也无法生产电子产品，其他的高新技术就更加无法实现了。

二、扎实掌握高中物理基础知识

1.构建完整的知识脉络。

与天文、航天联系的物理问题主要考查了学生的力学和电磁学方面的知识。如：圆周运动，万有引力，洛伦兹力等知识点。如2009年浙江理综卷第19题，“关于太阳和月球对地上相同质量海水的引力”，考查的就是万有引力定律。2010年浙江理综卷的第20题“宇宙飞船以周期为T绕地球做圆周运动……”考查的就是圆周运动与航天知识，以及用数学解决物理问题的能力。2011年浙江理综卷的第19题“探测X星球”，考查的也是万有引力和圆周运动，体现了理的实用性。

通过认真理解题目信息，联系所学物理知识，建立物理模型，就能运用所学的知识轻松解决这类问题。这需要学生全面、完整、系统地掌握相关的知识。具体有开普勒的三大行星运动定律：轨道定律、面积定律和周期定律；万有引力定律，包括万有引力定律的发现，定律公式，引力常量及其测定G，以及万有引力定律在实际中的应用：计算地球质量、中心天体质量和发现未知天体。宇宙航行章节中的三个宇宙速度及人造地球卫星的运行都需要扎实地掌握。

2.补充天文知识，激发学习兴趣。

有高中物理中，在介绍万有引力定律时，为了让学生感受万有引力定律的巨大作用，我引用了这样两个事实：哈雷应用万有引力定律预言了彗星的回归和勒维耶根据万有引力定律完成了对海王星位置的推算。这不仅证明了万有引力定律的正确性，而且是物理学和天文学互动发展的有力例证。

教师还可以在课堂上及时补充一些天文常识，开阔学生的视野，提高学生的兴趣，激发他们学好物理的主动性。如：中国为何远古就有“金木水火土”五行说呢？虽不科学，但也并非完全不科学，因为太阳系中唯有“金木水火土”五大行星，是用肉眼能观察到的，其他都要用望远镜才能观测到，而我们的祖先很早就对此有了记录，作为后辈的我们更要鞭策自己不断努力了。

再比如金星，又名太白金星，它是天空中最亮的星星，所以一眼就能看到它。它又叫启明星，每天天快要亮时，它出现在东方，很明亮，太阳出来后消失。它又被叫做长庚星，因为傍晚太阳落下不久，最早在西方天边出现的星星就是它。由于它的明亮，西方人把它叫做“爱神之星”。木星，体积最大的行星，它的亮度仅次于金星，也较早呈现天空中，西方人把它命为“众神之父”。

三、关注天文学的热点和新发现

宇宙大爆炸理论，黑洞，中子星这些都是天文学上最热门的研究领域，也是高考的热点。如果学生平时对这些知识有所关注，就可以在短时间内迅速理解题意，正确解答出来。

如2009年安徽理综卷的第16题，先给出宇宙大爆炸理论，假如真是这样，要求学生选出标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系图像。该题考查的知识点很简单，就是对运动图像的分析，看懂题目，准确了解题意，选择正确的图像并不难。

2009年江苏高考物理第3题以“英国《新科学家》杂志评选出了2008年度世界8项科学之最”之一的“最小黑洞”为背景，紧跟国际新动向。但此题考查的仍然是万有引力定律的应用。虽然知识点非常简单，但是具备相关的天文知识，却能帮助学生更快地解题。尤其是其中计算结果精确到数量级，是天文中常见的估算法的运用。

2009年四川6月的高考，引用的是当年4月底美国的天文发现：代号为2009HC82，与太阳系其他行星逆向运行的小行星。可见高考对天文上的新发现的关注程度。

四、关注我国航天事业的发展

当我国重大天文和航天事件发生时，物理高考中常常会联系这些问题。比如2000年1月26日我国发射卫星，全国卷和天津、广东卷都考了；又如和平号退役，神舟2号、神舟4号、嫦娥一号等重大科技事件的发生，也在当年的高考中体现出来。如2008年的广东卷第12题的“嫦娥一号”奔月示意图，北京卷第17题“嫦娥一号”卫星，2009年福建理综卷的第14题的“嫦娥一号”月球探测器，2009年重庆理综题第17题都以“嫦娥一号”为背景，考查万有引力和圆周运动的知识点。

2010年安徽理综卷第17题，虽然考查的知识点依旧是万有引力定律的应用，却是以“我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器‘萤火一号’”为背景，时代感很强。可以预见，火星探测器项目还会随着今后航天技术的发展而在未来的高考题中成为被高度关注的对象。

在今年的高考中，江苏高考物理第8题也考到了我国航天的最新发展：2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家。如图所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的（？摇？摇？摇）

（A）线速度大于地球的线速度

（B）向心加速度大于地球的向心加速度

（C）向心力仅由太阳的引力提供

（D）向心力仅由地球的引力提供

该题并不难，考查的是匀速圆周运动的知识，但了解一定的航天知识对学生题意理解和考场发挥起着很重要的作用。因此，教师应该多关注生活中发生的重大事件，特别是我国航天事业的新发展。同时也引导学生多关注这方面的知识。关注我国天文和航天技术的发展，还有助于增强学生的民族自豪感和社会责任感，同时使学生对物理学在实际科技生产中的应用有更深的认识，激发学生对物理学习的兴趣，提高学生的积极性和主动性。

参考文献：

[1]黄玉梅.中学物理教学应关注天文和空间技术的发展.教学与管理，2012，2.

[2]各省份物理高考卷.