“神舟”号系列飞船的发射与回收成功，使我国成为世界上第三个能够成功发射与回收载人飞船的国家之一。表明我国载人航天工程技术日臻成熟，为最终实现载人飞行奠定了坚实基础。同时，利用飞船开展的对地观测、空间材料科学、生命科学及空间环境探测等一系列空间科学实验，进行多学科、大规模和前沿性的空间科学与应用研究，标志着我国空间科学研究和空间资源的开发进入了新的发展阶段。航空航天是一个涉及物理、化学、生物、天文、地理、工程、气象等多学科的综合性工程，在目前考试模式下，以“神舟号”宇宙飞船的发射为背景可编制如下的物理学科内综合能力题。
　　一 宇航员的选拔
　　例1 为了使飞船顺利升空，飞船需要一个加速过程.人们把飞船加速时宇航员对座椅的压力与其静止在地球表面时所受重力的比值，称为耐受力值，用k表示.在选拔宇航员时，要求他在此状态下的耐受力值为4≤k≤12.宇航员费俊龙、聂海胜的k值为10.
　　1） 设宇航员的质量为m，加速上升的加速度为α试求k的表达式及飞船发射时的加速度值的变化范围.
　　（2）当飞船沿竖直方向加速升空时，宇航员需要承受巨大的压力.求在他们能够承受的最大压力情况下，飞船的加速度最大是多少？
　　解析：（1）宇航员对座椅的压力为
　　牛顿第三定律可知，座椅对宇航员的支持力为
　　根据牛顿第二定律，得 ，a=（k-1）g
　　所以 k=1+α/g ，30m/s2≤α≤ 110m/s2
　　（2）由题意将k=10代入a=（k-1）g中得a=90m/s
　　二 发射时节省能量
　　例2 由于地球在自转，因而在发射飞船时，利用地球的自转，可以尽量减少在发射飞船时火箭所提供的能量，而且最理想的发射场地应该在地球的赤道附近。现在假设某发射场地就在赤道上，为了尽量节省发射飞船时所需要的能量，飞船的最佳发射方向如何？
　　解析：由于地球自转使得飞船具有一定量的初动能，发射运行在赤道上的飞船时应自西向东。如果飞船的质量m=6×10 kg，以知地球半径为R=6400km，自转周期T=24h，则飞船节约的能量E= m（ R） =6.5×10 kJ。
　　三 宇航员的姿势
　　例3 载人航天飞船在发射升空和降落时，如果宇航员保持直立的姿态，则他的心血管系统会受到何种影响？你认为宇航员应采取什么姿态？
　　解析：飞船在发射升空和降落的一段时间内处于超重状态，在超重状态下，人直立，头部血液会流向下肢，血液淤积在下肢静脉中，影响血液回流心脏，造成头部供血不足，引起头晕，视物模糊，反应迟钝，操纵准确度下降；重则意志丧失，完全失去控制飞船的能力，因此宇航员在发射和降落阶段应采取平卧方式。
　　四 发射时的超重现象
　　例4 “神舟六号”飞船发射升空时，火箭内测试仪平台上放一个压力传感器，传感器上面压着一个质量为m的物体，火箭点火后从地面向上加速升空，当升到某一高度时，加速度为 ，压力传感器此时显示出物体对平台的压力为点火前压力的 ，已知地球的半径为R， 为地面附近的重力加速度，试求此时火箭离地面的高度.
　　解析：设此时火箭升空高度为h，此处重力加速度为 ，则有：
　　再根据万有引力定律： 得：
　　而 ， 所以
　　五 飞船进入轨道
　　例5 航天器是由火箭点火后发射升空送入轨道的，其经过三个阶段：垂直起飞阶段，转弯飞行阶段，进入轨道阶段。下列说法正确的是（ ）
　　A 垂直发射，容易保证火箭飞行的稳定，便于控制
　　B 垂直发射，会很快地穿过大气层，减少摩擦阻力做功，节省能量
　　C 转弯飞行阶段，火箭靠自身的动能做惯性飞行，在地面控制站的操作下，由原先的竖直方向，渐变为与地面平行的水平方向
　　D 进入轨道后，卫星与末节火箭脱离，由于它们的形状不同，轨道上的稀薄气体产生的阻力不同，因而它们二者逐渐被分开，以后火箭自行销毁于大气层。
　　解析：火箭采用垂直起飞，所受各力均在一条直线上，这样比较容易控制。同时垂直起飞穿越大气层的距离最短，克服摩擦阻力做功最少，可节省燃料。转弯飞行阶段和进入轨道阶段都是在大气层外完成的，但此时仍有稀薄气体存在，稀薄气体会使火箭与卫星逐渐分离。所以A、B、C、D都对。