新课标理念下“万有引力与宇宙航行”的题型研究<br/>——以2022年高考真题为例

新课标理念下“万有引力与宇宙航行”的题型研究
——以2022年高考真题为例

2022-12-10陈识野

数理化解题研究 2022年31期

陈识野

(云南省大理白族自治州民族中学 671000)

2017年，新版的《普通高中物理课程标准》发布，在新版课程标准的理念引领下，渗透着物理学科核心素养的高考试题和时代结合得也越来越紧密.放眼时代，自新中国建国以来，中国在航天领域实现了一次又一次地飞跃，凭借着神舟飞船、中国空间站、长征系列运载火箭等诸多航天器，如今我国已经从航天大国迈向航天强国的行列中.结合时代和高考，“万有引力与宇宙航行”这一模块已经成为高考试题命制中比较青睐的考点之一.

1 高考真题呈现

1.1 开普勒第行星定律应用类

例1 (2022·浙江1月卷·T8)“天问一号”从地球发射后，在如图1(a(所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图1(b)所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号( ).

图1

A. 发射速度介于7.9km/s与11.2km/s之间

B. 从P点转移到Q点的时间小于6个月

C. 在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小

D. 在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度

答案：C.

1.2 环绕类

例2 (2022·全国乙卷·T14)2022年3月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约400km的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课.通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们( ).

A. 所受地球引力的大小近似为零

B. 所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零

C. 所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等

D. 在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小

答案：C.

1.3 万有引力与重力关系类

例3 (2022·山东卷·T6)“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星.如图2所示，该卫星围绕地球的运动视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面接近垂直.卫星每天在相同时刻，沿相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行n圈.已知地球半径为地轴R，自转周期为T，地球表面重力加速度为g，则“羲和号”卫星轨道距地面高度为( ).

图2

答案：C.

2 命题走向分析

从表1的分析中可以看出，2022年“万有引力与宇宙航行”高考真题多以我国最新的航空航天科技成果为命题情境，通过最真实的情境呈现，考查学生综合运用万有引力知识解决实际问题的能力，每套试题中均有涉及.大多数试题以选择题出现，只有全国甲卷和江苏卷将该模块融入到其他模块中，以一个综合计算题的形式出现.考点涵盖了牛顿运动定律、失重、匀速圆周运动、万有引力定律、开普勒行星定律、万有引力与重力的关系、宇宙速度和变轨问题等物理知识点.

表1

3 高考命题者青睐的原因

3.1 建设科技强国、航天强国的必然要求

为党育人，为国育才是教育的使命，我们国家正在加快建设科技强国，努力实现高水平科技的自立自强.航天作为高水平科技的代表领域，引导学生关注航天，考查学生的航天知识是现阶段国家发展的必然要求，在高考命题中考查“万有引力与宇宙航行”，不仅能提升学生的综合素养，更能体现为党育人，为国育才得教育使命.

3.2 学科核心素养要求

《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》将物理学科核心素养凝练为：物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任.在新版课程标准的指引下，高考的命题也必将渗透物理学科的核心素养，“万有引力与宇宙航行”作为科学的前言，科技的体现，必然是渗透物理学科核心素养比较好的命题素材.在表2中，本人将2022年“万有引力与宇宙航行”高考真题中的学科核心素养进行了分析，经过分析也可以清晰的得出一个结论：作为落实学科核心素养的试题，“万有引力与宇宙航行”是一个很好的切入点.

表2

3.3 小考点，大综合

尽管“万有引力与宇宙航行”模块仅仅只是高考物理众多考点中的一个，但由于该模块涵盖了牛顿运动定律、失重、能量转化与守恒、匀速圆周运动、万有引力定律、开普勒行星定律、万有引力与重力的关系、宇宙速度等众多基础性内容.而且该类试题对学生科学思维能力、应用能力、空间想象能力、知识点迁移能力以及运用数学知识解决物理问题的能力都有很高的要求，所以“万有引力与宇宙航行”这一模块的试题具备了“小考点，大综合”的特点，备受高考命题者青睐也是必然的结果.