關于天體運動的教學總結

摘 要：天體運動章節是物理教學的重點、難點。筆者詳細論述了天體運動章節教學的改進方案與同仁共享。

關鍵詞：天體運動 教學 改進方案

天體運動的章節教學，從知識上看，是牛頓運動定律內容和萬有引力定律內容的結合；從方法上看，是牛頓運動定律和萬有引力定律方法交織；從能力上看，是培養和鍛練學生分析問題、處理問題和解決問題能力的好場所，學生要有很強的空間想象力和知識、能力的遷移能力，綜合能力要求很高；從考試上看，是會考、高考的熱點部分，試題難易伸縮很大；從心理上看，學生的好奇心、求知欲極其強烈。因此它是物理教學的重點、難點。然而多年的教學實踐發現，按照常規的教學模式，教學效果往往不夠理想，甚至到了高三重新復習時，還有不少的學生糊里糊涂，如何突破呢？下面談談我的改進方案。

首先，仔細回憶以往同學在此處存在的問題，則不難發現：

一、物理公式太多，公式的物理含義不清，不知該用哪個式。如決定式、量度式、牛頓定律、萬有引力定律、運動學規律等。

二、公式中的物理量多，涉及十幾個量，重疊概念也多，質量的、長度的、轉動的等，各個物理量的含義不清，張冠李戴時常發生。

三、物理情景不明，思路過程混亂。

四、空間想象能力不夠。

五、遷移能力低，效率不高，實際問題千變萬化，無法應對解決。

其次，從高一學生的實際情況來看，年齡小、心理素質低、知識面窄、數學工具不夠、綜合能力有限、畏難情緒嚴重、急功近利思想普遍等廣泛存在。如何解決這一現實而迫切的客觀矛盾呢？

我利用多媒體手段和數形結合思想，依據教材的特點和學生的實際情況，精心設計教案，既較好地突破了教學上的難點，極大地提高了教學的效率，又能較好地延伸和拓展，同時也很好地滿足了學生的好奇心，培養了學習物理的興趣。

現在把此法介紹給同行，供大家參考：

我把它總結為：一幅圖，兩組公式，三句話，四個疑惑，六個常數法，再加影視圖片。

天體問題中涉及多個物理量，極易混淆，而把物理量結合圖形標注理解，消化比較，既簡單又明了。把物理公式規律變成口訣，易記上口。物理情景使用多媒體課件展示，既形象又直觀，真實再現好掌握。分析問題討論問題十分便捷，題目變形題目翻新極為容易。

此處以地球和它的衛星為例說明：

1. 一幅圖，就是畫出兩個天體物體相互作用的空間圖。然后把各個相關的物理量標注在對應位置，如：M、m、R、r、h、F、G、f、g、a、v、w、T。一定讓學生在圖中填，在看中記，在比較中理解，物理量混亂的毛病才能從根本上得到克服，如地球半徑、離地高度、軌道半徑、作用位置，一看就清楚。

2. 兩組公式，就是高空位置和近地位置各成一體，彼此獨立；給定條件往往是近地的，而求解的量是空間的，需要彼此過渡轉換，不可或缺，也叫黃金變換。高空處：

兩組公式的前兩項是合力，為決定式；后面四項為運動狀態，為量度式；分析問題時總是從決定式開始，利用數學方法，確定常數、變量和函數，再結合所求量，來確定狀態式，從而建立相關等式，同理，再根據已知條件建立另一組等式，聯立可解。

3. 三句話，就是思路點撥，對客觀規律的總結和概括，明確各式的相互關系。把衛星的運動軌道處理為勻速圓周運動；繞地做勻速圓周運動的衛星所需的向心力來源它和地球之間的萬有引力；而該處的重力又總是等于該處的萬有引力的大小。也是兩組式得來的依據。

至此，學生們概念清晰了，公式能夠順利確定了，事物的規律把握住了，解決問題的方法掌握了，牛頓運動定律和萬有引力定律能夠有機結合為一體了，現在可以處理一般性問題了。

如：計算地球的質量，估算地球的平均密度，討論衛星的環繞速度、角速度、周期與軌道半徑之間的關系，分析人造衛星的超失重現象以及有關的儀器使用，天體是否是連體的區別判定，追逐等問題。

4. 四個疑惑，在此基礎之上，可以提問學生幾個感興趣的問題：

（2）引力加速度、向心加速度、環繞加速度，它們之間的關系是怎樣的？

（3）人造衛星的發射速度、環繞速度和宇宙速度之間的關系是怎樣的？

（4）人造衛星的可能軌道是怎樣的？同步衛星有什么特點？

以上四個問題是同學們普遍感到疑惑的內容。教師借助影視圖片和電腦課件模仿衛星繞地運動的情況，可以形象直觀地再現真實，既能克服同學們的空間想象能力的不足，又能很好地利用數形結合的教學方法完成教學內容，同時充分發揮電腦課件優勢，實現一題多變，高效省時，快捷便利，還能很好地引領學生積極思考，努力探究，擴展視野，豐富知識，知識內容也得以延伸和拓展。

5. 六個常數：地球的半徑R，地球表面處的重力加速度g，地球自轉周期T ，地球公轉周期，地球表面處的最小發射速度v，萬有引力常數G。

我們前面研究了地球和衛星的問題，那么解決問題的方法及得出的規律，能否效仿地把它們推廣到其它恒星與行星、行星與衛星之中呢？學生自然能夠舉一反三，觸類旁通，此刻可以把習題問題增加到太陽等恒星問題之中，學生很自然地就能把這些方法應用到其它天體間，這也極大提高教學效率，遷移能力也能得到提高。

教師還可以根據學生的實際情況，進一步引領到雙星問題和三星問題等復雜情況，這樣逐步推進，層層拔高，綜合能力也得到了鍛煉，思路也更加清晰完整，方法更加熟練，學生的學習變得輕松了、有趣了，教學的重難點徹底得到了解決，課堂效率顯著提高，較好地實現了延伸和拓展，實現了不同層次同學的需求。

參考文獻：

［１］高中物理課本（第一冊）.人民教育出版社.

［２］高中物理會考大綱.新疆維吾爾自治區會考辦.

［３］高中物理考試說明.教育部考試中心.

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”