淺議高中物理中萬有引力定律的應(yīng)用

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、??；

（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。

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