高中物理天體運(yùn)動問題的解題策略

吳曉軒

【摘 要】 利用萬有引力定律分析天體運(yùn)動問題是高中物理學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容，基于此，本文主要分析高中物理天體運(yùn)動問題的解題策略，首先研究天體運(yùn)動的本質(zhì)，接著從天體的質(zhì)量和密度，天體機(jī)械系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化，雙星運(yùn)動的角速度三個方面展開研究，希望能為關(guān)注此話題的研究學(xué)者提供參考意見。

【關(guān)鍵詞】 高中物理；天體運(yùn)動；角速度；解題策略

定律的形成、學(xué)問的形成、研究成果的形成，必將經(jīng)歷一段艱難的探索過程，所以人類必須具有堅定的科學(xué)信念。航天技術(shù)的進(jìn)步是時代發(fā)展的重要標(biāo)志，該話題不斷升溫，所以在高考中天體問題一直占據(jù)穩(wěn)定的比例，在近幾年的考卷中，天體問題逐漸深入，題型不斷變化，學(xué)生如何準(zhǔn)確把握題干，如何正確解答問題，成為教育工作者研究的重點(diǎn)。

一、認(rèn)清一個本質(zhì)

在運(yùn)動中存在著的運(yùn)動狀態(tài)是有因果關(guān)系的，這個道理我們從運(yùn)動學(xué)理論和牛頓力學(xué)理論就可以得出。物體受到內(nèi)在因素和外在因素的影響發(fā)生位移。內(nèi)在因素包括的內(nèi)容是物體的初始位移、初始速度、物體自身質(zhì)量，外因包括物體受力的大小、物體的受力時間。物體受到外因和內(nèi)因的影響產(chǎn)生的運(yùn)動狀態(tài)便是結(jié)果，表現(xiàn)為發(fā)生位移、速度發(fā)生變化、加速度發(fā)生變化。而天體運(yùn)動是一種具體的運(yùn)動形式，必然遵循運(yùn)動的因果關(guān)系，此時天體作為運(yùn)動物體，萬有引力作為外在影響因素，是起主導(dǎo)作用的外在作用力，在解題過程中要認(rèn)清天體的位移變化、天體的運(yùn)行速度變化受到天體質(zhì)量、初始位移、受力大小方向、受力時間的影響，這些因素共同決定天體的運(yùn)動狀態(tài)的變化。

二、天體的質(zhì)量和密度

在計算天體的質(zhì)量和密度時要依靠萬有引力，物體在天體的表面會受到該天體的重力作用，或者是分析物體沿著天體表面的運(yùn)動情形，通過分析物體與天體之間的重力作用，得出天體的質(zhì)量，然后在通過天體的質(zhì)量與天體半徑大小情況，計算出天體的密度。

三、能量轉(zhuǎn)化

天體的運(yùn)動涉及到能量的轉(zhuǎn)化，在分析能量轉(zhuǎn)化時將衛(wèi)星和地球看做是獨(dú)立的系統(tǒng)，將萬有引力定性為保守作用力形式，在計算的理論中，將無窮遠(yuǎn)處視為能量起點(diǎn)，也就是整個系統(tǒng)的零勢能點(diǎn)，計算衛(wèi)星在與地球的距離為r的位置上勢能的大小。

四、雙星運(yùn)動

在雙星運(yùn)動問題上，是將宇宙中靠得比較近的兩顆恒星稱為雙星，在雙星系統(tǒng)中，由于二者距離其他天體較遠(yuǎn)，所以二者之外的萬有引力忽略不計，因此在二者的相互作用下，運(yùn)動的間距能夠保持不變，各自沿著不同的半徑做勻速圓周運(yùn)動，在雙星運(yùn)動的過程中，它們運(yùn)動軌跡的圓心相同，始終與圓心共線，也就是說在相同的時間內(nèi)，二者轉(zhuǎn)過的角度是相同的，所以在雙星系統(tǒng)中，二者的角速度是相同的，不同的是運(yùn)動的半徑。

總結(jié)：在物理學(xué)的發(fā)展史中，偉人牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律以前，東方和西方人始終將天與地區(qū)分開來，但是沒有一項(xiàng)研究能夠說明天上和地下物體的運(yùn)動遵守著相同的規(guī)律。牛頓將天上和地下的運(yùn)動特點(diǎn)的力學(xué)作用歸結(jié)為重力，建立嚴(yán)格的力學(xué)理論體系，解答了人們的疑惑，相信隨著科技的發(fā)展，人們會見識到更廣闊的宇宙力學(xué)魅力。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 馬文龍. 可變質(zhì)量的天體運(yùn)動問題[D]. 山東大學(xué)，2015.