高中物理練習(xí)題的分類設(shè)計策略與解析

吳嬌嬌

(江蘇省連云港市海州高級中學(xué) 222000)

高中物理學(xué)習(xí)具有練習(xí)多難度大的特點，許多老師在教學(xué)中會出現(xiàn)題海戰(zhàn)術(shù)的訓(xùn)練，加大了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，也降低了學(xué)習(xí)效果.在高中物理教學(xué)中要學(xué)習(xí)高考試題的解題特點，堅持少而精的原則，從學(xué)生的學(xué)習(xí)實際出發(fā)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計教學(xué)聯(lián)系.

1 解答題類習(xí)題的特點與設(shè)計

解答題是高中物理教學(xué)中最普遍，也是難度最為適中的練習(xí)題.在物理練習(xí)中要重視解答題的設(shè)計與練習(xí).

題1 在萬有引力的教學(xué)內(nèi)容中關(guān)于引力的解答類習(xí)題：

1.月球環(huán)繞地球運動的軌道半徑為地球半徑的60倍，運行周期約為27天，應(yīng)用開普勒定律計算：在赤道平面內(nèi)離地多高時，人造地球衛(wèi)星隨地球一起轉(zhuǎn)動，就像停留在天空中不動一樣？(R地=6400km)

分析月球和同步衛(wèi)星都繞地球做勻速圓周運動，根據(jù)開普勒第三定律列式求解即可．

解答解：月球環(huán)繞地球運動的軌道半徑為地球半徑的60倍，運行周期約為27天；同步衛(wèi)星的周期為1天；

答：在赤道平面內(nèi)離地36267km高時，人造地球衛(wèi)星隨地球一起轉(zhuǎn)動，就像停留在天空中不動一樣．

題2 地球公轉(zhuǎn)運行的軌道半徑R1=1.49×1011m，若把地球公轉(zhuǎn)周期稱為1年，那么土星運行的軌道半徑R2=1.43×1012m，其周期多長？

分析根據(jù)萬有引力提供圓周運動的向心力，列式求圓周運動的周期與半徑的關(guān)系然后求比值即可．

答：土星運行的軌道周期為29.7年．

題3 卡文迪許把他自己的實驗說成是“稱地球的重量”(嚴(yán)格地說應(yīng)是“測量地球的質(zhì)量”)．如果已知引力常量G、地球半徑R和地球表面重力加速度g，計算地球的質(zhì)量M和地球的平均密度各是多少？

分析根據(jù)地在地球表面萬有引力等于重力公式先計算出地球質(zhì)量，再根據(jù)密度等于質(zhì)量除以體積求解．

2 計算類練習(xí)的設(shè)計與計算

物理學(xué)習(xí)中的計算題具有難度大，計算錯誤率高的特點.在學(xué)習(xí)中要求學(xué)生明確題目要求，運用正確的計算方法，避免計算錯.

題4 例如在天體運行軌跡的計算習(xí)題中.火星(如圖1所示)是太陽系中與地球最為類似的行星，人類對火星生命的研究在今年因“火星表面存在流動的液態(tài)水”的發(fā)現(xiàn)而取得了重要進展．若火星可視為均勻球體，火星表面的重力加速度為g火星半徑為R，火星自轉(zhuǎn)周期為T，萬有引力常量為G．求：

圖1

(1)火星的平均密度ρ．

(2)火星的同步衛(wèi)星距火星表面的高度h．

分析(1)根據(jù)萬有引力等于重力求出火星的質(zhì)量，結(jié)合火星的體積求出火星的密度．

(2)根據(jù)萬有引力提供向心力求出火星同步衛(wèi)星的軌道半徑，從而得出距離火星表面的高度．

(1)請判斷上面的結(jié)果是否正確，并說明理由．如不正確，請給出正確的解法和結(jié)果．

(2)請根據(jù)已知條件再提出兩種估算地球質(zhì)量的方法并解得結(jié)果．

分析(1)根據(jù)萬有引力提供向心力，列式求解，地球半徑較大，不能忽略；

(2)對月球或地球應(yīng)用萬有引力提供向心力，也可根據(jù)在地球表面重力等于向心力求解．

(1)火星表面的重力加速度g′的大?。?/p>

(2)王躍登陸火星后，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)火星上一晝夜的時間為t，如果要發(fā)射一顆火星的同步衛(wèi)星，它正常運行時距離火星表面將有多遠(yuǎn)？

分析(1)求一個物理量之比，我們應(yīng)該把這個物理量先表示出來，在進行之比，根據(jù)萬有引力等于重力，得出重力加速度的關(guān)系，根據(jù)萬有引力等于重力求出火星表面的重力加速度g′的大??；

(2)火星的同步衛(wèi)星作勻速圓周運動的向心力由火星的萬有引力提供，且運行周期與火星自轉(zhuǎn)周期相同，據(jù)此求解即可．

題7 地球的兩顆人造衛(wèi)星質(zhì)量之比m1∶m2=1∶2，圓周軌道半徑之比r1∶r2=1∶2．

求：(1)線速度之比；

(2)角速度之比；

(3)運行周期之比；

(4)向心力之比．

分析(1)根據(jù)萬有引力充當(dāng)向心力，產(chǎn)生的效果公式可得出線速度和軌道半徑的關(guān)系，可得結(jié)果；(2)根據(jù)圓周運動規(guī)律可得線速度和角速度以及半徑的關(guān)系，直接利用上一小題的結(jié)論，簡化過程.(3)根據(jù)圓周運動規(guī)律可得運行周期和角速度之間的關(guān)系，直接利用上一小題的結(jié)論，簡化過程；(4)根據(jù)萬有引力充當(dāng)向心力可得向心力和質(zhì)量以及半徑的關(guān)系．

題8 我國月球探測計劃“嫦娥工程”已經(jīng)啟動，科學(xué)家對月球的探索會越來越深入．

(1)若已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，月球繞地球運動的周期為T，月球繞地球的運動近似看做勻速圓周運動，試求出月球繞地球運動的軌道半徑；

(2)若宇航員隨登月飛船登陸月球后，在月球表面高度為h的某處以速度v0水平拋出一個小球，小球飛出的水平距離為x．已知月球半徑為R月，引力常量為G，試求出月球的質(zhì)量M月．

分析(1)在地球表面重力與萬有引力相等，月球繞地球圓周運動的向心力由萬有引力提供，據(jù)此計算月球圓周運動的半徑；

(2)根據(jù)平拋運動規(guī)律求得月球表面的重力加速度，再根據(jù)月球表面的重力與萬有引力相等計算出月球的質(zhì)量M．

解答(1)設(shè)地球質(zhì)量為M，月球質(zhì)量為M月，根據(jù)萬有引力定律及向心力公式得：

①

在地球表面重力與萬有引力大小相等有：

②

由①②兩式可解得：月球的半徑為：

(2)設(shè)月球表面處的重力加速度為g月，小球飛行時間為t，根據(jù)題意

水平方向上有：x=v0t

④

⑤

又在月球表面重力萬有引力相等故有：

⑥

答：(1)月球繞地球運動的軌道半徑為

高中物理練習(xí)的設(shè)計要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需要.抓住學(xué)習(xí)重點和難點，力求習(xí)題要有新意，重視學(xué)生的解題能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng).