閆晶晶

[摘? ?要]“萬有引力與航天”作為高考的重要考點(diǎn)，近年來每年均以選擇題的形式呈現(xiàn)。文章針對(duì)近三年新課標(biāo)全國卷中的相關(guān)試題進(jìn)行研究，總結(jié)命題趨勢。

[關(guān)鍵詞]萬有引力與航天;高考試題;新課標(biāo)卷

[中圖分類號(hào)]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2019）17-0053-02

一、2016—2018年全國新課標(biāo)卷“萬有引力與航天”相關(guān)真題的背景與考查情況

[年份（題號(hào)） 試題背景 考查內(nèi)容 2016年 Ⅰ卷

（17） 利用地球同步衛(wèi)星保持無線電通訊 萬有引力定律的基本應(yīng)用、幾何知識(shí) Ⅲ卷

（14） 萬有引力的相關(guān)物理學(xué)史 2017年 Ⅱ卷

（19） 海王星繞太陽運(yùn)動(dòng) 萬有引力定律、功能關(guān)系 Ⅲ卷

（14） “天舟一號(hào)”、“天宮二號(hào)” 應(yīng)用萬有引力定律判斷環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)情況 2018年 Ⅰ卷

（20） 引力波 雙星模型 Ⅱ卷

（16） 毫秒脈沖星“J0318+0253” 應(yīng)用萬有引力定律求解星體的密度 Ⅲ卷

（15） 引力波、“天琴計(jì)劃” 萬有引力定律的基本應(yīng)用 ]

二、 “萬有引力與航天”相關(guān)試題分析及命題趨勢

《考試大綱》中對(duì)“萬有引力定律及其應(yīng)用”以及“環(huán)繞速度”有Ⅱ級(jí)要求，也就是對(duì)該內(nèi)容要做到理解其確切含義及與其他知識(shí)的聯(lián)系，能夠進(jìn)行敘述和解釋，并能在實(shí)際問題的分析、綜合、推理和判斷等過程中運(yùn)用。

從近三年全國新課標(biāo)卷中的高考真題來看， 萬有引力的相關(guān)試題每年必考，并且該考點(diǎn)的命題均以選擇題的形式出現(xiàn)。廣西使用的全國Ⅲ卷中試題出現(xiàn)的位置在選擇題的第1道或是第2道，主要涉及的是“萬有引力定律的相關(guān)物理學(xué)史”和“應(yīng)用萬有引力定律解決環(huán)繞天體問題的基本應(yīng)用”，也就是考綱中明確有Ⅱ級(jí)要求的考點(diǎn)，對(duì)內(nèi)容要做到理解，但計(jì)算量較小，也沒有涉及與其他知識(shí)的聯(lián)系，難度相較于前幾年來說有了大幅度的降低。但在全國Ⅰ、Ⅱ卷中，試題出現(xiàn)在了選擇題的中間位置，甚至是放在了多選題中，涉及的內(nèi)容出現(xiàn)了地球同步衛(wèi)星，從環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)軌道判斷天體的速率變化、能量變化以及做功關(guān)系，雙星模型，天體質(zhì)量和密度的計(jì)算等一些較難的模型，對(duì)學(xué)生的綜合分析推理能力有較高的要求。

結(jié)合近三年全國新課標(biāo)卷的真題，幾乎可以肯定的是往后幾年的高考試題中，萬有引力的相關(guān)試題依舊會(huì)以選擇題的形式出現(xiàn)，考查的內(nèi)容會(huì)側(cè)重在“應(yīng)用萬有引力定律解決環(huán)繞天體的相關(guān)問題”中。

三、“萬有引力與航天”相關(guān)試題的備考策略

解決萬有引力相關(guān)問題的思路和方法較為單一，可以概括成兩條思路：[F萬=G]和[F萬=F向]，但還是有較多的學(xué)生在解決相關(guān)題目時(shí)力不從心，分析原因主要有以下兩點(diǎn)：（1）無法從陌生的背景中提取有用信息，建立物理模型，理解物理過程;（2）即使大概知道物理過程是怎樣的，也無法理解其中的物理規(guī)律，導(dǎo)致選擇公式時(shí)毫無頭緒。

根據(jù)近年來試題的命題趨勢及學(xué)生的實(shí)際情況，本文認(rèn)為該專題的備考復(fù)習(xí)應(yīng)該抓好以下三個(gè)方面。

1.教會(huì)學(xué)生從陌生的背景中提取天體模型

從以上真題可以看出，近年來隨著核心素養(yǎng)的進(jìn)一步推廣，各個(gè)學(xué)科都更注重與實(shí)際生活的聯(lián)系。因此該專題的考查往往會(huì)聯(lián)系我國的航天國情。例如2016年Ⅰ卷命題的背景為利用地球同步衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)任意兩點(diǎn)之間的無線電通訊，該題的難點(diǎn)在于學(xué)生不知從何下手，無法根據(jù)題目意思分析出考查的內(nèi)容是理解地球的周期變短，會(huì)使同步衛(wèi)星的軌道半徑變小，同時(shí)從幾何知識(shí)中分析出最小的軌道半徑。2017年Ⅲ卷的命題背景為“天舟一號(hào)”貨運(yùn)飛船與“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室對(duì)接，部分學(xué)生看到后無從下手，但實(shí)際上該題目的關(guān)鍵點(diǎn)在于“仍沿原來的軌道運(yùn)行”，也就是運(yùn)行的半徑?jīng)]有變，對(duì)接僅僅是使得環(huán)繞天體的質(zhì)量變大。2018年Ⅰ卷和Ⅲ卷的命題都增加了“引力波”的背景，但該類題目實(shí)際考查的內(nèi)容與“引力波”的關(guān)聯(lián)不大，Ⅰ卷的解題突破口在于“雙中子星繞兩者連線轉(zhuǎn)動(dòng)”，即“雙星模型”; Ⅲ卷的解題突破口在于已知條件為半徑關(guān)系，即萬有引力定律的基本應(yīng)用。

因此，在復(fù)習(xí)該專題時(shí)，教師第一步要注意教會(huì)學(xué)生在題干中將無用的背景信息自動(dòng)篩選刪除，提取解題的關(guān)鍵信息，建立物理模型。

2.牢記與萬有引力定律相關(guān)的科學(xué)史，掌握相應(yīng)公式規(guī)律，巧用數(shù)學(xué)代換，靈活變通

萬有引力的相關(guān)試題若出現(xiàn)在選擇題的第1道，考查的內(nèi)容基本上是不涉及運(yùn)算的物理學(xué)史，涉及的物理學(xué)家絕大多數(shù)是開普勒和牛頓。類似于2016年Ⅲ卷的第14題，單純考查開普勒發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的史實(shí)，這類題目對(duì)學(xué)生來說應(yīng)該是必拿分，這就需要教師在復(fù)習(xí)該專題時(shí)不要遺忘相關(guān)物理學(xué)史的復(fù)習(xí)。

萬有引力相關(guān)試題的第二種類型是類似于2017年Ⅱ卷的第19題及Ⅲ卷的第14題，這類題目沒有具體計(jì)算，只是定性判斷物理量大小的變化，只需要學(xué)生理解運(yùn)動(dòng)過程或是從題干中提取自變量，進(jìn)而判斷該變量會(huì)導(dǎo)致其他物理量如何變化。這類題目對(duì)物理成績中等偏上的學(xué)生而言，也是必拿分，這就需要教師在平時(shí)訓(xùn)練中注重培養(yǎng)學(xué)生提取題干主要信息的能力以及物理思維的變通能力。

而萬有引力定律的相關(guān)試題一旦涉及計(jì)算，就對(duì)數(shù)學(xué)運(yùn)算的能力要求比較高。基于有限的考試時(shí)間，以及萬有引力的題型均為選擇題，不需要寫出運(yùn)算過程，故應(yīng)教會(huì)學(xué)生選擇恰當(dāng)?shù)慕忸}方式，并在解題過程中巧妙運(yùn)算，從而加快解題速度。針對(duì)以上問題，可總結(jié)出以下幾點(diǎn)技巧：一是巧用“開普勒第三定律” [r13T12=r23T22]（例如2016年Ⅰ卷和2018年Ⅲ卷的相關(guān)試題就可以利用該式提高解題速度）和代換式 [GM=gR2];二是涉及比例的題目，學(xué)會(huì)先利用公式推導(dǎo)至最后一步，找到所求物理量與哪些物理量有關(guān)，再代入已知條件求解;三是面對(duì)較為復(fù)雜的運(yùn)算時(shí)，可以適當(dāng)進(jìn)行估算，得到結(jié)果的數(shù)量級(jí)即可（例如2018年Ⅱ卷的相關(guān)試題就可以利用數(shù)量級(jí)進(jìn)行估算）;四是巧用三角函數(shù)。一些萬有引力的相關(guān)題目具有較強(qiáng)的抽象性，對(duì)學(xué)生的思維要求較高。對(duì)于一些常識(shí)性知識(shí)，可以讓學(xué)生直接記住，例如地球表面的重力加速度約為月球表面重力加速度的6倍，同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍等，在選擇題中可以直接運(yùn)用，從而省去不必要的計(jì)算時(shí)間。

3.注重學(xué)生綜合能力的提升

單獨(dú)考查萬有引力與航天的題目相對(duì)簡單，但一旦與其他專題知識(shí)相結(jié)合，難度就會(huì)較大。萬有引力的命題大多數(shù)會(huì)與向心力方程、機(jī)械能守恒定律、能量等內(nèi)容結(jié)合。例如2016年的Ⅰ卷、2018年的Ⅰ卷和Ⅱ卷所涉及的萬有引力的相關(guān)試題綜合性較強(qiáng)，對(duì)學(xué)生能力要求也較高，是區(qū)分度較高的題目。這類題目主要針對(duì)優(yōu)等生。因此，在復(fù)習(xí)中教師需要指導(dǎo)學(xué)生首先立足于基礎(chǔ)，將最?？嫉目键c(diǎn)理解透徹，同時(shí)要重視知識(shí)的積累與拓展，最后再在技巧上突破。

綜上所述，在關(guān)于“萬有引力定律”的專題備考中，教師應(yīng)該注重教會(huì)學(xué)生從復(fù)雜的背景中提取有效信息，建立天體模型，回歸兩條基本思路，同時(shí)巧用數(shù)學(xué)代換，記住一些常識(shí)性知識(shí)，有效解決相關(guān)問題。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 潘爽，馬佳寧.萬有引力與航天在高考物理中的命題研究[J] . 理科考試研究，2017（21）：36-37.

[2]? 李友安.分析求解“萬有引力”類高考試題的思維過程[J] . 中學(xué)物理教學(xué)參考，2017（5）：30-31.

（責(zé)任編輯 易志毅）