在天体运动中寻找“万有引力”的身影

张志荣

高中物理“万有引力定律”的重点是万有引力定律的理解及应用，那么，教师该如何引领学生去寻找“力”的身影、探索“力”的大小、获得“力”的感性认识呢？我认为，少一些单项灌注，多一些情境设置；少一些机械重复，多一些新颖个性，少一些空的理论，多一些建模过程，以此创设新颖、多元和高效的高中物理学习新时空。

一、少一些单项灌注，多一些情境设置

“万有引力”牵扯到地球、月球、太阳等多个天体运动，如何沿着牛顿的足迹，带领学生在现有知识的状态下，重新“发现”万有引力定律，紧靠一张嘴巴、一支粉笔，紧靠教师的单项灌注是不够的。创设一些新颖、个性、具体的情境，才能长久地吸引学生的注意力，才能在“万有引力”的世界中尽情翱翔、尽情收获。

比如，在教学伊始，可以通过多媒体课件展示：画面1：八大行星围绕太阳运动；画面2：月球围绕地球运动；画面3：人造卫星围绕地球运动；画面4：地面上的人向上抛出物体，物体总落回地面。

在课堂中，通过PPT课件展示“第一个称量地球的卡文迪许”的事迹，通过“卡文迪许实验”，让学生通过“扭转角度由通过光标的移动”，直观地感受物体间的万有引力，以此跨过时间的长河，感受那个“开创了测量弱力的新时代”。

课末，动态演示“假如没有了万有引力，一切物质都将飞散到宇宙之中的科幻画面”。

二、少一些机械重复，多一些新颖个性

几乎每一节公开课都绕不开“一只历史上最著名的苹果落下来打在牛顿的头上”的故事，年年岁岁花相似。偏偏有一个教师舍弃“苹果故事”，从牛顿的“日记”开始：

我不知道世人怎样看我，但我自己以为我不过像一个在海边玩耍的孩子，不时为发现比寻常更为美丽的一块卵石或一片贝壳而沾沾自喜，至于展现在我面前的浩瀚的真理海洋，却全然没有发现。

这样的“开头”比之“苹果故事”更有吸引力：原来牛顿竟是那么谦逊，但又是那么好奇；深感自己的渺小，但却又那么的自信，但就在这样的过程中，他发现了另一片更大的、更鲜活有力的世界，同时也成就了一个最精彩的自己。

三、删除一些“假大空”的理论，新添一些建立物理模型的过程

就“万有引力定律”而言，其中的理论多多，比如：行星为何能围绕太阳做圆周运动？月球为什么能围绕地球做圆周运动？……与其反复给学生阐述这些理论，不如多一些课件展示，动态演示卫星绕地球转动的画面，然后启发学生积极思考、大胆猜想。学生有可能提出下列方案：

（1）用天平（或秤）称量：因为地球的质量十分大，用天平（或秤）根本无法称量；

（2）根据公式m=pv计算地球的质量：地球的体积可以知道，但地球的密度不均匀，故此法也无法测出地球的质量；

（3）用万有引力定律计算。

在学生反复谈论的基础导航启发学生自己总结得出：应选定一颗绕地球转动的卫星，测定卫星的轨道半径和周期，利用公式求出地球质量。在自主、合作、探究的氛围中，学生的思路渐渐明晰：在研究天体的运动问题中，我们近似地把一个天体绕另一个天体的运动看作匀速圆周运动，万有引力提供天体做圆周运动的向心力，人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，根据前面学习的圆周运动的知识，结合牛顿运动定律来解答。

不难发现，这个过程就是一个帮助学生建立物理模型的过程，物理建模能力是学生应该具备的一种能力，模型思想需要师生双方不断地用心感悟，不断经历“问题情境—建立模型—求解验证”之过程逐步积累经验，掌握建模方法，逐步形成运用模型去进行物理思维的习惯。

总之，只要教师引领得法，悉心创设学生学习高中物理的“内环境”和“外环境”，那么，学生的潜能、思维和能力必将得到最大的锻造和开发。但愿师生能够开启真正学习高中物理课程的兴趣大门，也但愿这扇门通向学生丰富的内心，通向物理学的广阔原野，通向丰富多彩的现实，也通向多彩多姿的未来。

编辑 温雪莲