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所屬欄目:物理論文 發(fā)布日期:2011-02-06 07:15 熱度:
摘要:萬(wàn)有引力的定律對(duì)人類認(rèn)識(shí)更廣闊的自然領(lǐng)域,掌握天體運(yùn)行的規(guī)律,探索宇宙太空有著非常重要的意義和作用。這部分知識(shí)對(duì)學(xué)生而言規(guī)律性強(qiáng),不難掌握。但極容易混淆出錯(cuò)。通過(guò)總結(jié)自己多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),將易混點(diǎn),易錯(cuò)點(diǎn)做以簡(jiǎn)單的分析說(shuō)明,以此幫助學(xué)生走出困惑,準(zhǔn)確的解決萬(wàn)有引力的相關(guān)問(wèn)題。
關(guān)鍵詞:對(duì)象,條件,含義,物理量符號(hào)(RavT)
正文:
在學(xué)生基本公式的的記憶和推理都明確的前提下,將實(shí)際運(yùn)算過(guò)程的錯(cuò)因分為以下三類:
(一)未明確對(duì)象單純記憶符號(hào)或不考慮條件生搬硬套公式在推論中導(dǎo)致混淆出錯(cuò)。
例1.(未明確對(duì)象單純記憶符號(hào))
月球繞地球公轉(zhuǎn)學(xué)生對(duì)等式的對(duì)象是哪個(gè)天體,r,T是哪個(gè)天體的半徑和周期弄不清,當(dāng)題中信息量多雜時(shí)就會(huì)混淆。因此強(qiáng)調(diào)列式的對(duì)象是月球,M質(zhì)量是地球中心天體,r,T是月球公轉(zhuǎn)的半徑和周期,公式變形但量的含義不變。教學(xué)過(guò)程中必須對(duì)“哪個(gè)物體如何運(yùn)動(dòng)的哪種物理量”做以特殊強(qiáng)調(diào)和相關(guān)訓(xùn)練。如:周期是月球的繞地球的公轉(zhuǎn)的周期。強(qiáng)調(diào)物理量的“前置定語(yǔ)”,強(qiáng)化對(duì)象和條件才能真正明確含義。對(duì)應(yīng)練習(xí)如:已知地球質(zhì)量M1,半徑R1,地衛(wèi)一質(zhì)量m1,半徑r1和火星質(zhì)量M2,半徑R2,火衛(wèi)一質(zhì)量m2,半徑r2的線速度比是?只有注重了相似量的區(qū)別和聯(lián)系才能真正起到辨析和正確運(yùn)用的目的。
例2.(不考慮條件生搬硬套公式)
在計(jì)算天體密度時(shí)我們推導(dǎo)
結(jié)論是:但條件是天體必須是近地的環(huán)繞因此T必須是環(huán)繞天體繞中心天體近地飛行的公轉(zhuǎn)周期。“近地“這個(gè)條件就非常關(guān)鍵。如地球同步衛(wèi)星周期是T,能否計(jì)算出地球的密度?學(xué)生如何強(qiáng)化了條件后自然知道不能。
(二)定律公式中相似符號(hào)物理意義不清導(dǎo)致混淆出錯(cuò)。
例如r在不同公式中有三種意義1.;等式左側(cè)r是天體之間的距離(球心距離)2.右側(cè)r是m公轉(zhuǎn)的軌道半徑。若是m繞M公轉(zhuǎn)則前兩個(gè)r相同。3.中R是M球體半徑。若近地(貼地)的小衛(wèi)星則三個(gè)R相同。
例3:兩個(gè)星球組成雙星,它們?cè)谙嗷ブg的萬(wàn)有引力作用下,繞連線上某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)�,F(xiàn)測(cè)得兩星中心距離為R,其運(yùn)動(dòng)周期為T(mén),求兩星的總質(zhì)量之比。
解析:對(duì)M1:G=M1()2l1強(qiáng)調(diào)對(duì)象
對(duì)M2:G=M2()2l2左右r帶入符號(hào)不同
此題能有效地說(shuō)明三個(gè)通式中r的不同,幫助學(xué)生區(qū)分,避免思維定勢(shì)的形成和錯(cuò)誤的遷移。
例4.離地高為h的物體:
在地面重力近似等于萬(wàn)有引力,由由于萬(wàn)有引力中r的含義不同造成g含義也不同,g是地面的重力加速度,g,離地h高處的重力加速度。
相似的還有周期T可能是(自轉(zhuǎn)的周期,公轉(zhuǎn)的周期):a、v、同理。同時(shí)結(jié)合對(duì)象的差別,再次強(qiáng)化“哪個(gè)物體如何運(yùn)動(dòng)的哪種物理量”
�。ㄈ﹫A周運(yùn)動(dòng)中兩種類型公式的準(zhǔn)確選擇應(yīng)用。
一類:適用于任意勻速圓周
另一類:只適于m環(huán)繞M的公轉(zhuǎn)圓周運(yùn)動(dòng)。
例5.同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、地球赤道上物體運(yùn)動(dòng)的物理量比較
地球赤道上有一物體隨地球的自轉(zhuǎn)而做圓周運(yùn)動(dòng),所受的向心力為F1,向心加速度為a1,線速度為v1,角速度為ω1;繞地球表面附近做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星(高度忽略)所受的向心力為F2,向心加速度為a2,線速度為v2,角速度為ω2;地球同步衛(wèi)星所受的向心力為F3,向心加速度為a3,線速度為v3,角速度為ω3;地球表面重力加速度為g,第一宇宙速度為v,假設(shè)三者質(zhì)量相等,則
A.F1=F2>F3B.a(chǎn)1=a2=g>a3C.v1=v2=v>v3D.ω1=ω3<ω2
當(dāng)(考慮自轉(zhuǎn)),F心=F引-N=F引-mg=mRω2和有F1<F2,由;F2>F3;加速度:(a=ω2r)a1<a2,a2=g,()可知a3<a2,線速度:v1=ω1R,v3=ω1(R+h).因此v1<v3,而由v2>v3.角速度ω1=ω3<ω2().正解D
錯(cuò)因分析:對(duì)衛(wèi)星是萬(wàn)有引力提供向心力,而赤道上的物體,除受萬(wàn)有引力外,還受地面對(duì)它的支持力,即是引力和支持力的合力提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,所以GMm/r2=ma對(duì)同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星是適用的,但對(duì)赤道上的物體并不適用.此外明確題目中涉及的物體,同步衛(wèi)星和赤道物體角速度,周期相同用一類關(guān)系對(duì)比求比值;同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星符合公轉(zhuǎn)的規(guī)律用二類規(guī)律,因?yàn)镸同為地球,但不可以用一類關(guān)系,因?yàn)閞變化的通式其它的avT也變了;近地衛(wèi)星和赤道物體轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同也可用一類關(guān)系;這樣兩兩找出它們的相同點(diǎn)是解題的關(guān)鍵.
此章節(jié)公式較多,首先抓住研究的對(duì)象及相關(guān)聯(lián)的對(duì)象,其次要理解公式的來(lái)龍去脈,要弄清每一個(gè)符號(hào)的“前置定語(yǔ)“,最后要記準(zhǔn)公式的適用條件,不能生搬硬套.。只有這樣才能在眾多的對(duì)象中,龐雜的已知條件中選出對(duì)應(yīng)的符號(hào),合適的關(guān)系,適合的公式,做出正確的判斷,是這部分內(nèi)容不再是一看就會(huì),一做就錯(cuò)的難點(diǎn)了。
以上是我個(gè)人根據(jù)教學(xué)中積累的經(jīng)驗(yàn)得出的一點(diǎn)淺見(jiàn),不當(dāng)之處,歡迎同行批評(píng)指正。希望以此幫助學(xué)生找到解決難點(diǎn)的方法,引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)謹(jǐn)慎處理問(wèn)題的習(xí)慣。
參考文獻(xiàn)
物理課程教材研究開(kāi)發(fā)中心《人教版高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)》
王朝銀《步步高高考總復(fù)習(xí)》
文章標(biāo)題:萬(wàn)有引力易混易錯(cuò)點(diǎn)剖析
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