浅议高中物理中万有引力定律的应用

2018-02-25郭一鹏

新课程(下) 2018年12期

关键词：双星天体定律

郭一鹏

（沾化区第一中学，山东滨州）

在物理学习中，理论性的力学知识比较多，解题过程也较繁琐，而万有引力定律更是需要掌握的重点与难点问题，如何了解解题技巧，对这方面的知识熟练掌握，是学习的重点。

一、万有引力定律在高中物理应用中的类型

1.发展史

虽然万有引力的发展与实际物理计算及其概念没有直接的关系，但在高考中，常常会出现这一类的题型，此类题无特殊的技巧，学生仅需与历史背景相结合，并重点记忆，其问题通常是定律、意义及其科学家相关的万有引力定律知识。

2.变化的物体重力速度

在高中物理中，物体重力与引力并没有差别，但是，随着物体重力速度的变化，使物体与地面高度也出现变化，所以，大部分题型就通过设置重力、引力及其地面高度出现，对此类题型进行解答的时候，要通过地面引力及其物体重力的转换进行解决，并通过公式进行计算。

3.天体质量

在物理高考知识中，天体质量的求解也是重要的类型，天体质量的影响因素与半径、重力速度、运动周期及其轨道的半径等方面有关，在对此类问题进行解答的时候，要对题目中的条件进行明确，并对影响因素进行分析，结合公式进行求解。

4.卫星高度

在物理高考知识中，卫星高度同样也是重要的题型，它也是体现了一些相关联的因素，比如重力速度、半径及其运动周期，在做此类题型时，找到题目中的已知数据，并结合公式具体进行计算求解。

5.推导恒量关系式

在万有引力定律进行计算过程中，还可以通过推导恒量关系式的方法进行计算，这也是经常遇到的一个题型。在对这类问题进行解答过程中，需把各未知数套到公式当中，并结合各公式之间的关系，推导恒量关系式，并得到答案。在做此类题型时，找到题目中轨道半径、密度、体积、半径以及运行周期，并对每一个公式之间的关系进行了解，解出题目中已知条件相关的公式。

二、出现错题的原因

1.万有引力定律概念掌握不牢固

在对高中物理题目进行解析的过程中，概念是重要的基础，当概念或公式上出现错误，所得的答案必然就会错误，在高中物理中，万有引力定律包含以下几方面的知识，如三大宇宙速度、重力变化及其开普勒三定律，出现错误的原因，多数是由于对这些基础概念知识掌握得不牢固。

比如：通常把天文学中距离宇宙位置比较近的两颗天体称之为双星，两者结合某一点匀速运动，在以下几项中，说法正确的是（）

（1）双星匀速圆周运动的时候，运动周期相等；

（2）双星匀速圆周运动的时候，线速相等；

（3）双星匀速圆周运动的时候，向心速相等；

（4）双星轨道半径和天体质量是成正比的；

在上面这个题目中发现，是考查天体运动与质量和物体距离的问题，结合公式，得到质心距离，结合公式，得到轨道半径。在大部分天体运动的题目中，为了有效降低逻辑性，可以将天体运行的轨道半径当作质心距离，由于受到思维模式的作用，把运行轨道当质心距离，所以选择（4）作为答案，但是，通过计算可得，双星轨道半径并不等于天体质量半径，因此，选项（4）是错误的。另外，根据分析可知，双星向心速度和地球质量是成反比，而与线速也是成反比例关系的，因此，（2）（3）也是错误的，进而得到正常答案（1）。

2.不完善的分析过程及方向

在对题目进行解答的时候，其过程分析是非常重要的方面，灵活运用所学到的物理知识，通过正确的思路来开拓自己储备的知识，进而得出正确答案。若出现不到位的思路或者不全面的考虑，则会影响到正确答案，这是做题目的时候，经常犯的错误。因此，在对高中物理万有引力定律进行解答的时候，卫星变轨也是一项复杂的题目。

比如：卫星围绕地球运动的时候，由于受到空气阻力使运行轨迹逐渐变小，那么卫星受万有引力、线性速度、运动周期所产生的变化分别是（）

（1）大、小、大；

（2）小、大、小；

（3）大、大、小；

（4）小、小、大；

在对这一题目进行解答的时候，结合公式可以得到，在卫星进行运动的过程中，所受阻力会慢慢变小，而速度越来越慢的时候，其向心力会变小，并做向心运动，进而分析出轨道的半径变小，可心周期也会变得越来越小，而万有引力会出现变大的情况。因此，这个题目的正确答案是（3）。在对这个题目进行解答的时候，当对阻力计算出减小后，很有可能判断运动速度，进而出现错误的思路，导致错误的选择（4）。