尤從業
近幾年來,隨著我國航天事業的迅猛發展,天體運動問題成為歷年高考的熱點問題,運用萬有引力定律求解天體運動問題,是每年高考必考的內容。筆者根據多年的教學實踐,對其進行了歸納整理,發現:學生對天體運動問題比較熟悉的,多為勻速圓周運動模型,不是衛星環繞地球的圓周運動,就是行星環繞太陽的圓周運動。學生容易混淆三個表示“長度”的物理量,它們是天體半徑R、軌道半徑r和兩個天體的距離L,其實這三者,有時嚴格相等,有時近似相等,有時絕對不等。
R表示天體半徑,即天體的幾何尺寸,可用于求其體積和密度,對于“人造衛星”,只有當其飛行高度離天體表面距離遠小于天體半徑R時,才可以認為其圓周運動軌道半徑r近似等于R,兩者距離L也近似等于R,即r=L≈R,或者說,對“近地”衛星,其軌道半徑和兩者距離才近似等于天體半徑;而對于相距很遠的“同步衛星”而言,則絕對不等。
點評:解此題關鍵是要把式中各字母的含義弄清楚,要區分天體半徑和天體圓周運動的軌道半徑。
L表示兩個天體中心間的距離,用于萬有引力公式中,當一個天體圍繞另一個天體運動時,兩者距離L才和軌道半徑r相等,但不等于天體半徑R,若是雙星問題,即兩個天體都圍繞其連線上的某一點轉動時,決不能把兩者距離L當作軌道半徑r。
點評:此類題容易出現的問題是不能建立正確的運動模型,錯誤地認為兩星之間的距離與運動半徑相等,或認為A、B兩星運動的軌道半徑等于兩星間距離的一半。
總之,通過對歷年高考試題的分類分析,可使學生掌握三個“長度”,明白幾個疑難問題,對提高物理教學質量有一定的幫助。
(責任編輯易志毅)