综合应用热点专题VIP专享VIP免费

综合应用热点专题本专题内容特点：一是强调学科知识的渗透、交叉与综合；二是强调理论与实际相结合，训练同学们的创造思维；三是强调人与自然、社会协调发展的现代意识。要求同学们以所学各科内容为知识载体的材料背景，分析问题，寻找解决问题的角度、条件和方法。专题讲座专题讲座((一一):):天体科学与航天技术天体科学与航天技术主讲老师：德清县高级中学施剑儒一、专题背景：天体物理和空间技术作为现代高科技领域的前沿，是高考物理命题取之不尽的材料库。1.卫星登陆问题随着航天事业的蓬勃发展，人类已登上了月球并向火星发射了探测器。不久的将来，人类完全能够登陆火星及其他行星。卫星登陆技术的发展，已成为备受世人关注的现代高科技领域之一。从地球表面向火星发射大量探测器，简单且比较节省能量的发射过程可分为两步进行：第一步是在地球表面用火箭对探测器进行加速，使之获得足够的动能，在地球引力作用下成为沿地球轨道运动的一个人造卫星；第二步是在适当的时刻点燃与探测器连在一起的火箭发动机，在短时间内对探测器沿原方向加速，使其速度增加到适当值，使探测器沿一个与地球轨道及火星轨道分别为长轴两端相切的半个椭圆轨道运行，正好射到火星上。1975年8月20日和9月9日，美国“海盗一号”和“海盗二号”从地球出发，长途跋涉六亿八千万千米，历时近一年，分别于1976年7月20日和9月3日成功登陆火星，1997年7月4日，美国“火星探路者”飞船在火星登陆成功，在地面工作人员的遥控下在火星上行驶，实现对火星较大范围的移动考察，发回了大量有价值信息。２.探寻黑洞问题1997年8月26日，在日本举行的国际天文学大会上，德国MaxPlank学会的一个研究小组宣布了他们的研究成果：银河系的中心可能存在一个大黑洞。他们的根据是用口径3.5m的天文望远镜对猎户座中位于银河系中心附近的星体进行近6年的观测所得到的数据，他们发现，距银河系约60亿千米的星体正以2000km/s的速度绕银河系中心旋转。根据上面的数据和理论计算可以确认假设银河系中心确有黑洞存在的话，那么它的半径约为5.3×108m。黑洞是宇宙中一种神秘天体，它的密度极大，其表面的引力是如此之强，以至于包括光在内的所有物质都不能逃脱其引力作用。研究认为，在宇宙中存在的黑洞可能是由超中子星临界质量的重级恒星发生塌缩而形成的。这种奇异的天体的存在，早已为牛顿力学所预言，后又用广义相对论从理论上对其作了进一步的论证。从此，黑洞成为全世界的物理学家和天文学家所共同瞩目的研究对象。特别是近10年来，黑洞物理学，作为相对论天体物理学的新分支，又作为广义相对论的一个新分支活跃于科学前沿。射电望远镜的发明和广泛使用为人类探寻黑洞的存在带来了极大的可能性。研究发现，在宇宙中存在旋涡状星云，这极可能就是黑洞。它表明，在黑洞引力作用范围内，黑洞附近的天体被其束缚并逐渐靠近其中心，并慢慢地被黑洞吞噬，随着岁月的流逝，黑洞质量越来越大，其引力作用半径也越来越大，这种引力很有可能成为一种人类无法抗拒的力量。3.暗物质和宇宙起源问题近年来发现，把宇宙中所有我们能观测到的质量加起来，也仅能维持星际间引力的1/10，宇宙中90%的物质我们目前还无法观察到，这些物质被称之为“暗物质”。经过用天文望远镜的长期观测，人们在宇宙中已经发现了许多双星系统，通过对它们的研究，使我们对宇宙中物质的存在形式和分布情况有了较深刻的认识。双星系统由两个星体构成，其中每个星体的线度都远小于两星体之间的距离。一般双星系统距离其他星体很远时，可当作孤立系统处理。在处理这类双星问题时，有时引入暗物质的概念。假定在以这两个星体连线为直径的球内均匀分布着这种暗物质，根据模型和观测结果，可以确定双星间暗物质的密度。4.探索反物质问题在探测反物质粒子的过程中，加速器起着积极的作用，但是根据已有的知识推知，宇宙射线中粒子的原始能量高达1018eV以上，比起这个能量，当前的加速器使粒子所获得的能量是微不足道的，宇宙中的粒子能量如此之高以及这样高的能量如何在宇宙中保持住，目前还很难理解，1949年，加莫夫提出宇宙巨崩（大爆炸）理论。该理论指出，我们的宇...