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        淺議高中物理中萬有引力定律的應(yīng)用

        2018-03-05 12:38:38郭一鵬
        新課程·下旬 2018年12期
        關(guān)鍵詞:萬有引力高中物理

        郭一鵬

        摘 要:在高中物理知識中,比較重要的內(nèi)容之一便是萬有引力定律,這也是高考的必考題型之一,結(jié)合例題,對萬有引力定律在高中物理中的應(yīng)用進(jìn)行了論述。

        關(guān)鍵詞:高中;物理;萬有引力

        在物理學(xué)習(xí)中,理論性的力學(xué)知識比較多,解題過程也較繁瑣,而萬有引力定律更是需要掌握的重點(diǎn)與難點(diǎn)問題,如何了解解題技巧,對這方面的知識熟練掌握,是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。

        一、萬有引力定律在高中物理應(yīng)用中的類型

        1.發(fā)展史

        雖然萬有引力的發(fā)展與實(shí)際物理計(jì)算及其概念沒有直接的關(guān)系,但在高考中,常常會出現(xiàn)這一類的題型,此類題無特殊的技巧,學(xué)生僅需與歷史背景相結(jié)合,并重點(diǎn)記憶,其問題通常是定律、意義及其科學(xué)家相關(guān)的萬有引力定律知識。

        2.變化的物體重力速度

        在高中物理中,物體重力與引力并沒有差別,但是,隨著物體重力速度的變化,使物體與地面高度也出現(xiàn)變化,所以,大部分題型就通過設(shè)置重力、引力及其地面高度出現(xiàn),對此類題型進(jìn)行解答的時候,要通過地面引力及其物體重力的轉(zhuǎn)換進(jìn)行解決,并通過公式進(jìn)行計(jì)算。

        3.天體質(zhì)量

        在物理高考知識中,天體質(zhì)量的求解也是重要的類型,天體質(zhì)量的影響因素與半徑、重力速度、運(yùn)動周期及其軌道的半徑等方面有關(guān),在對此類問題進(jìn)行解答的時候,要對題目中的條件進(jìn)行明確,并對影響因素進(jìn)行分析,結(jié)合公式進(jìn)行求解。

        4.衛(wèi)星高度

        在物理高考知識中,衛(wèi)星高度同樣也是重要的題型,它也是體現(xiàn)了一些相關(guān)聯(lián)的因素,比如重力速度、半徑及其運(yùn)動周期,在做此類題型時,找到題目中的已知數(shù)據(jù),并結(jié)合公式具體進(jìn)行計(jì)算求解。

        5.推導(dǎo)恒量關(guān)系式

        在萬有引力定律進(jìn)行計(jì)算過程中,還可以通過推導(dǎo)恒量關(guān)系式的方法進(jìn)行計(jì)算,這也是經(jīng)常遇到的一個題型。在對這類問題進(jìn)行解答過程中,需把各未知數(shù)套到公式當(dāng)中,并結(jié)合各公式之間的關(guān)系,推導(dǎo)恒量關(guān)系式,并得到答案。在做此類題型時,找到題目中軌道半徑、密度、體積、半徑以及運(yùn)行周期,并對每一個公式之間的關(guān)系進(jìn)行了解,解出題目中已知條件相關(guān)的公式。

        二、出現(xiàn)錯題的原因

        1.萬有引力定律概念掌握不牢固

        在對高中物理題目進(jìn)行解析的過程中,概念是重要的基礎(chǔ),當(dāng)概念或公式上出現(xiàn)錯誤,所得的答案必然就會錯誤,在高中物理中,萬有引力定律包含以下幾方面的知識,如三大宇宙速度、重力變化及其開普勒三定律,出現(xiàn)錯誤的原因,多數(shù)是由于對這些基礎(chǔ)概念知識掌握得不牢固。

        比如:通常把天文學(xué)中距離宇宙位置比較近的兩顆天體稱之為雙星,兩者結(jié)合某一點(diǎn)勻速運(yùn)動,在以下幾項(xiàng)中,說法正確的是

        ( )

        (1)雙星勻速圓周運(yùn)動的時候,運(yùn)動周期相等;

        (2)雙星勻速圓周運(yùn)動的時候,線速相等;

        (3)雙星勻速圓周運(yùn)動的時候,向心速相等;

        (4)雙星軌道半徑和天體質(zhì)量是成正比的;

        在上面這個題目中發(fā)現(xiàn),是考查天體運(yùn)動與質(zhì)量和物體距離的問題,結(jié)合公式,得到質(zhì)心距離,結(jié)合公式,得到軌道半徑。在大部分天體運(yùn)動的題目中,為了有效降低邏輯性,可以將天體運(yùn)行的軌道半徑當(dāng)作質(zhì)心距離,由于受到思維模式的作用,把運(yùn)行軌道當(dāng)質(zhì)心距離,所以選擇(4)作為答案,但是,通過計(jì)算可得,雙星軌道半徑并不等于天體質(zhì)量半徑,因此,選項(xiàng)(4)是錯誤的。另外,根據(jù)分析可知,雙星向心速度和地球質(zhì)量是成反比,而與線速也是成反比例關(guān)系的,因此,(2)(3)也是錯誤的,進(jìn)而得到正常答案(1)。

        2.不完善的分析過程及方向

        在對題目進(jìn)行解答的時候,其過程分析是非常重要的方面,靈活運(yùn)用所學(xué)到的物理知識,通過正確的思路來開拓自己儲備的知識,進(jìn)而得出正確答案。若出現(xiàn)不到位的思路或者不全面的考慮,則會影響到正確答案,這是做題目的時候,經(jīng)常犯的錯誤。因此,在對高中物理萬有引力定律進(jìn)行解答的時候,衛(wèi)星變軌也是一項(xiàng)復(fù)雜的題目。

        比如:衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)動的時候,由于受到空氣阻力使運(yùn)行軌跡逐漸變小,那么衛(wèi)星受萬有引力、線性速度、運(yùn)動周期所產(chǎn)生的變化分別是( )

        (1)大、小、大;

        (2)小、大、?。?/p>

        (3)大、大、??;

        (4)小、小、大;

        在對這一題目進(jìn)行解答的時候,結(jié)合公式可以得到,在衛(wèi)星進(jìn)行運(yùn)動的過程中,所受阻力會慢慢變小,而速度越來越慢的時候,其向心力會變小,并做向心運(yùn)動,進(jìn)而分析出軌道的半徑變小,可心周期也會變得越來越小,而萬有引力會出現(xiàn)變大的情況。因此,這個題目的正確答案是(3)。在對這個題目進(jìn)行解答的時候,當(dāng)對阻力計(jì)算出減小后,很有可能判斷運(yùn)動速度,進(jìn)而出現(xiàn)錯誤的思路,導(dǎo)致錯誤的選擇(4)。

        三、結(jié)束語

        綜上所述,在高中物理階段,萬有引力定律方面的題型復(fù)雜多樣,結(jié)合常見錯誤,在以后做題過程中格外注意,并結(jié)合不同類型題目認(rèn)真分析,在不斷地練習(xí)中找到正確的解題思路。

        參考文獻(xiàn):

        [1]古煥標(biāo).萬有引力定律的應(yīng)用問題歸類例析[J].物理之友,2017(3308):33-36.

        [2]劉秀珍.《萬有引力定律》章節(jié)中易混易錯問題解析[J].考試周刊,2014(83):141-142.

        [3]盛學(xué)良.科學(xué)探究教育在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用:基于“牛頓萬有引力定律”分析[J].學(xué)周刊,2017(1):49-50.

        [4]杜志剛,高磊.淺析天體運(yùn)動中的四個模型[J].中國校外教育,2014(1):100.

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