论文部分内容阅读
【内容摘要】在高中物理学习中，天体运动问题是高考的必考知识点，也是物理学习的难点所在。本文结合自身学习总结的经验，结合相关例题，对天体运动问题的解题思路和技巧进行分析，从而做到对物理公式的灵活运用。
【关键词】高中物理 天体运动问题 解题方法
在物理学习和考试中，基本都是围绕万有引力定律的运用进行出题。因此，本文重点针对万有引力定律中相关公式的运用进行阐述，并分析其中易混淆的难点问题。
一、高中物理天体运动的常用公式及运用
1.黄金代换公式
地球对物体产生的万有引力，包括地球表面的物体所承受的重力，以及物体随着地球进行匀速转动所需要的向心力。当向心力小到可以忽略不计时，就有了以下的公式： （g为地球表面的重力加速度）
对该公式进行适当的变形后，我们可以得到新的公式，即：GM=gR2
这就是黄金代换公式，由于g和R都是已知量，因此在进行物理天体运动问题的解答时，只需要代入该公式，就可以解决相当部分的难题。例如，一颗近地卫星绕地球旋转，已知地球半径R和重力加速度g，以及给出卫星的旋转轨道距离地面的高度h，进而计算旋转周期T。对此，先由题目可以得出下列公式：
由此公式计算后可以得出T的计算公式，即：T=2π
然而，G和M在题目中都是未知数。通过黄金代换公式的转换，我们可以得出一个新的等式，即：T=2π
在这道新公式里面，g和R都是已知量，因而将高度h的数值代入后，就可以计算出T也就是周期的结果。
2.能量守恒定律
能量守恒定律存在于自然界的万事万物之中，天体运动问题的题目，根据需要可以运用能量方面的知识，使题目的解题思路和方法更加清晰。例如，距离地球表面高度为h的空间站，向外发射质量为m的地球同步卫星，使其进入轨道后正常运行。求卫星需要有多少动能才能离开空间站。对于这类题目，必须运用能量守恒定律。
3.地球同步卫星的相关题目
地球同步卫星是与人们生活息息相关的事物，因而经常被用于考题之中，是高考的一项热点考点。对于同步卫星问题的解答，通常需要从地球同步卫星五个方面的特征入手，对题目进行重新组织和剖析。一是周期的确定，地球同步卫星的旋转周期，与地球自转的周期是完全一致的，即T=24h；二是軌道平面的确定，为了使受到的重力与所需要的向心力在同一条直线上，地球同步卫星的轨道平面都是设置在赤道平面内，从而确保万有引力等于向心力；三是运行高度的确定，地球同步卫星都是在离地36000千米的圆轨道上运行，从而是天体运动题目中比较常用的已知数字；四是运行速度的确定，同步卫星的运行速度必须是匀速圆周运行，其速度为每秒钟3.1千米；五是轨道位置的确定，为了更加严格规范全球同步卫星的管理，防止发生意外事故，每一个地球同步卫星都必须在世界卫星组织规定的位置上进行定点运行，这一点不是考试中关注的焦点，但作为地球同步卫星的一项常识，仍然需要学生了解掌握。
二、高中物理天体运动的易混淆概念及问题
在高中物理学习中，天体运动的相关知识点相对有限，掌握的难度并不是很大，但是由于天体问题与学生的日常生活经验相差较远，有些概念和问题对于初学者来说很容易混淆。
一是质点间距与轨道半径的混淆。在万有引力定律公式中，R指的是相距很远，可以被视为两个质点的物体之间的距离。在天体运动中，由于地球、卫星等都可以被看作均匀的球体，因而R指的就是两个球体的球心之间的距离。然而，在向心力公式中，这里的r指的是物体进行匀速的圆周运动过程中，所形成的圆的半径大小。通常情况下两个公式分别以大写的R和小写的r进行区分，但在比较复杂的题目中，很容易形成混淆。
二是运行速度与发射速度的混淆。卫星在地球表面离开发射装置时的初速度，即是卫星的发射速度。而运行速度则是指卫星进入运行轨道后绕地球作匀速圆周运动时的速度。这两者的速度是不一样的。
三是重力加速度与向心加速度的混淆。重力加速度是指地球表面附近的物体，在没有其他外力的作用，只承受重力的情况下所具有的加速度。而向心加速度则是物体（主要是指天体）在绕星体进行运动时所具有的加速度。这两者虽然都是描述一种概念的存在，但由于地球表面与地球轨道的环境并不相同，重力加速度与向心加速度之间并不是完全等同的关系。
结束语
高中物理课程中的天体运动问题，需要背诵的公式和概念并不是很多，但在具体的做题过程中发现，公式只记不用、概念掌握不牢固，往往无从下手，或者在某些概念上形成误解，或者在某些公式的运用上出现“卡壳”，最终造成丢分、失分。因此，在进行天体运动学习的过程中，必须熟练学习掌握几种常见天体运动问题的解题技巧，同时要多做相关的练习题进行巩固，从而真正使解题思路和方法入脑入心，找准关键点进行思考和解答，从而提高解题效率和正确率，灵活运用各种解题方法来应对高中物理中的天体运动难题。
【参考文献】
[1] 夏伟. 高中物理天体运动问题的解题策略分析[J]. 高考，2016（36）.
[2] 冉旭东. 天体运动问题的分析与解题方法探讨[J]. 中学生数理化：学习研究，2016（5）：50-51.
[3] 施林. 用万有引力定律解析天体运动问题的一般思路[J]. 新高考：高一物理，2013（3）.
（作者单位：湖南省长沙市宁乡县第一高级中学）
【关键词】高中物理 天体运动问题 解题方法
在物理学习和考试中，基本都是围绕万有引力定律的运用进行出题。因此，本文重点针对万有引力定律中相关公式的运用进行阐述，并分析其中易混淆的难点问题。
一、高中物理天体运动的常用公式及运用
1.黄金代换公式
地球对物体产生的万有引力，包括地球表面的物体所承受的重力，以及物体随着地球进行匀速转动所需要的向心力。当向心力小到可以忽略不计时，就有了以下的公式： （g为地球表面的重力加速度）
对该公式进行适当的变形后，我们可以得到新的公式，即：GM=gR2
这就是黄金代换公式，由于g和R都是已知量，因此在进行物理天体运动问题的解答时，只需要代入该公式，就可以解决相当部分的难题。例如，一颗近地卫星绕地球旋转，已知地球半径R和重力加速度g，以及给出卫星的旋转轨道距离地面的高度h，进而计算旋转周期T。对此，先由题目可以得出下列公式：
由此公式计算后可以得出T的计算公式，即：T=2π
然而，G和M在题目中都是未知数。通过黄金代换公式的转换，我们可以得出一个新的等式，即：T=2π
在这道新公式里面，g和R都是已知量，因而将高度h的数值代入后，就可以计算出T也就是周期的结果。
2.能量守恒定律
能量守恒定律存在于自然界的万事万物之中，天体运动问题的题目，根据需要可以运用能量方面的知识，使题目的解题思路和方法更加清晰。例如，距离地球表面高度为h的空间站，向外发射质量为m的地球同步卫星，使其进入轨道后正常运行。求卫星需要有多少动能才能离开空间站。对于这类题目，必须运用能量守恒定律。
3.地球同步卫星的相关题目
地球同步卫星是与人们生活息息相关的事物，因而经常被用于考题之中，是高考的一项热点考点。对于同步卫星问题的解答，通常需要从地球同步卫星五个方面的特征入手，对题目进行重新组织和剖析。一是周期的确定，地球同步卫星的旋转周期，与地球自转的周期是完全一致的，即T=24h；二是軌道平面的确定，为了使受到的重力与所需要的向心力在同一条直线上，地球同步卫星的轨道平面都是设置在赤道平面内，从而确保万有引力等于向心力；三是运行高度的确定，地球同步卫星都是在离地36000千米的圆轨道上运行，从而是天体运动题目中比较常用的已知数字；四是运行速度的确定，同步卫星的运行速度必须是匀速圆周运行，其速度为每秒钟3.1千米；五是轨道位置的确定，为了更加严格规范全球同步卫星的管理，防止发生意外事故，每一个地球同步卫星都必须在世界卫星组织规定的位置上进行定点运行，这一点不是考试中关注的焦点，但作为地球同步卫星的一项常识，仍然需要学生了解掌握。
二、高中物理天体运动的易混淆概念及问题
在高中物理学习中，天体运动的相关知识点相对有限，掌握的难度并不是很大，但是由于天体问题与学生的日常生活经验相差较远，有些概念和问题对于初学者来说很容易混淆。
一是质点间距与轨道半径的混淆。在万有引力定律公式中，R指的是相距很远，可以被视为两个质点的物体之间的距离。在天体运动中，由于地球、卫星等都可以被看作均匀的球体，因而R指的就是两个球体的球心之间的距离。然而，在向心力公式中，这里的r指的是物体进行匀速的圆周运动过程中，所形成的圆的半径大小。通常情况下两个公式分别以大写的R和小写的r进行区分，但在比较复杂的题目中，很容易形成混淆。
二是运行速度与发射速度的混淆。卫星在地球表面离开发射装置时的初速度，即是卫星的发射速度。而运行速度则是指卫星进入运行轨道后绕地球作匀速圆周运动时的速度。这两者的速度是不一样的。
三是重力加速度与向心加速度的混淆。重力加速度是指地球表面附近的物体，在没有其他外力的作用，只承受重力的情况下所具有的加速度。而向心加速度则是物体（主要是指天体）在绕星体进行运动时所具有的加速度。这两者虽然都是描述一种概念的存在，但由于地球表面与地球轨道的环境并不相同，重力加速度与向心加速度之间并不是完全等同的关系。
结束语
高中物理课程中的天体运动问题，需要背诵的公式和概念并不是很多，但在具体的做题过程中发现，公式只记不用、概念掌握不牢固，往往无从下手，或者在某些概念上形成误解，或者在某些公式的运用上出现“卡壳”，最终造成丢分、失分。因此，在进行天体运动学习的过程中，必须熟练学习掌握几种常见天体运动问题的解题技巧，同时要多做相关的练习题进行巩固，从而真正使解题思路和方法入脑入心，找准关键点进行思考和解答，从而提高解题效率和正确率，灵活运用各种解题方法来应对高中物理中的天体运动难题。
【参考文献】
[1] 夏伟. 高中物理天体运动问题的解题策略分析[J]. 高考，2016（36）.
[2] 冉旭东. 天体运动问题的分析与解题方法探讨[J]. 中学生数理化：学习研究，2016（5）：50-51.
[3] 施林. 用万有引力定律解析天体运动问题的一般思路[J]. 新高考：高一物理，2013（3）.
（作者单位：湖南省长沙市宁乡县第一高级中学）