縱橫聯(lián)系找規(guī)律 有效復(fù)習(xí)考高分

摘?要：從近年的考試趨勢(shì)看，用新的科研成果設(shè)計(jì)問(wèn)題情境，考查考生的理解能力和推理能力、引導(dǎo)考生關(guān)注宇宙、關(guān)注科學(xué)，關(guān)注先進(jìn)文化，提高學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，培養(yǎng)科學(xué)精神仍是大趨勢(shì)。眾所周知，從1964年10月中國(guó)第一顆原子彈爆炸成功起，中國(guó)發(fā)展成為航天大國(guó)，如今已經(jīng)走過(guò)了五十多年的發(fā)展歷程，航天技術(shù)為推動(dòng)我國(guó)科技進(jìn)步、國(guó)防建設(shè)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。有這么一種說(shuō)法：在19世紀(jì)，誰(shuí)控制了歐亞大陸，誰(shuí)就能稱(chēng)霸世界;20世紀(jì)，誰(shuí)控制海洋，誰(shuí)就能稱(chēng)霸世界;而在21世紀(jì)，決定霸業(yè)的關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)⑹翘铡髧?guó)爭(zhēng)霸，航天技術(shù)才是真正的“殺手锏”。

關(guān)鍵詞：高考;宏觀與微觀;萬(wàn)有引力與航天;原子與原子核

各國(guó)拼技術(shù)歸根結(jié)底拼的是人才。教育是一個(gè)國(guó)家的立國(guó)之本，我國(guó)的現(xiàn)狀是高中教育事實(shí)上已成為義務(wù)教育的末端向高校培養(yǎng)和直接輸送國(guó)家需要的各類(lèi)儲(chǔ)備人才。高考幾乎是一錘定音式的初步?jīng)Q定了人才走向。全社會(huì)共同關(guān)注的2019年新考綱于1月末發(fā)布，萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用是Ⅱ類(lèi)要求，環(huán)繞速度是Ⅱ類(lèi)要求，第二宇宙速度和第三宇宙速度是Ⅰ類(lèi)要求。根據(jù)考綱指導(dǎo)，2019高考要有效復(fù)習(xí)這部分知識(shí)，加強(qiáng)認(rèn)知、梳理聯(lián)系、總結(jié)規(guī)律很重要。下面是我的一些總結(jié)。

在復(fù)習(xí)《萬(wàn)有引力與航天》這一章中，處理天體運(yùn)動(dòng)類(lèi)問(wèn)題的模型大概分為兩類(lèi)。第一類(lèi)：近地模型;第二類(lèi)：環(huán)繞模型;而考試涉及的如衛(wèi)星變軌、同步衛(wèi)星等均可包含在這兩類(lèi)模型中。

首先看近地模型：在天體表面或者接近天體表面由萬(wàn)有引力近似等于物體的重力，即：GMmR2=mg得GM=gR2此式被稱(chēng)“黃金代換”有充分理由：M指“中心天體”質(zhì)量，適用于任何天體，此處的g指距離天體M球心為R處的重力加速度，如圖1在天體質(zhì)量M是定值的前提下，A，B兩點(diǎn)相比較，A點(diǎn)與天體重心的距離R小，所以A處的g值大。

再看環(huán)繞模型（見(jiàn)圖2）：由萬(wàn)有引力提供“環(huán)繞天體”（用m表示）繞“中心天體”（用M表示）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合力即向心力GMmr2=ma=mv2r=m4π2rT2得

a=GMr2

v=GMr

ω=GMr3

T=2πr3GM離得越近

轉(zhuǎn)得越快

離得越近（表示r越?。?，“轉(zhuǎn)”得越快，表示線速度v越大，角速度ω也越大，則向心加速度a越大，轉(zhuǎn)一圈所需的時(shí)間——周期越小。

環(huán)繞速度指的是幾乎貼著“中心天體”表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的“環(huán)繞天體”的運(yùn)行線速度，它是所有的環(huán)繞天體中離中心天體最近的環(huán)繞天體，所以在這個(gè)軌道上線速度、角速度、向心加速度都是最大的，周期是最小的。

圖3還有變軌問(wèn)題，航天器在太空中利用噴射燃料或者其他噴射物，使航天器從一個(gè)固定或本身的軌道進(jìn)入另一個(gè)軌道的過(guò)程中，不管是即將遠(yuǎn)離或是靠近“中心天體”，一般情況下都要消耗燃料才能變軌，軌道銜接點(diǎn)的物理量的變化問(wèn)題是部分學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，如圖3在由軌道1向軌道2轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，為了“克服”引力，需要加速，當(dāng)然，加速的過(guò)程中需要時(shí)間，需要空間，但是在我們的圖上，那點(diǎn)兒空間完全可以忽略不計(jì)，所以在P點(diǎn)，軌道2上的速度大于在軌道1上的速度——切點(diǎn)處，外層速度大。

最后是機(jī)械能問(wèn)題。首先需要明確的是，衛(wèi)星不管是在軌道1、軌道2或軌道3上，機(jī)械能都是守恒的，因?yàn)椴还苣膫€(gè)軌道上衛(wèi)星都只受萬(wàn)有引力的作用。但是在軌道與軌道之間，機(jī)械能是不守恒的，是因?yàn)檐壍乐g變軌的過(guò)程中有除了重力以外的其他外力做功。軌道1、2相比較，P點(diǎn)處重力勢(shì)能相同，但因?yàn)樗俣仍谲壍?大所以動(dòng)能在軌道2較軌道1大，所以機(jī)械能總量外層大。

總結(jié)一下，近地模型——黃金代;環(huán)繞模型—靠得近，轉(zhuǎn)得快，能量小;切點(diǎn)處，外層速度大。

圖4與天體的變軌對(duì)應(yīng)的機(jī)械能變化很類(lèi)似的是《原子與原子核》部分中“原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期”是考綱是Ⅰ類(lèi)要求。其中的原子核式結(jié)構(gòu)模型恰如天體的環(huán)繞模型，不同的是對(duì)象由宏觀的天體變?yōu)槲⒂^的原子核與核外電子，以我們很熟悉的11號(hào)元素鈉為例，如圖4：在軌道A、B、C中，A為最內(nèi)層軌道，與天體的“離心運(yùn)動(dòng)”類(lèi)似，電子由內(nèi)層向外層軌道躍遷時(shí)，也需要“克服”引力（庫(kù)倫引力）做功，所以需要得到能量才能遠(yuǎn)離，可以結(jié)合玻爾的氫原子模型，理解為最內(nèi)層基態(tài)，外層激發(fā)態(tài)，所以激發(fā)態(tài)能量大于基態(tài)能量，這樣，電子躍遷時(shí)需要吸收/輻射能量就迎刃而解了。

大自然的神奇之處在于有很多必然的或偶然的或目前還無(wú)法解釋的“相似性”的存在，我們要試著有一雙探索的、發(fā)現(xiàn)的眼睛，甚至大膽猜測(cè)的心，細(xì)心地求證，生活就會(huì)對(duì)我們有所回饋。

作者簡(jiǎn)介：

張子霞，甘肅省臨夏回族自治州，甘肅省永靖中學(xué)。