淺議高中物理中萬有引力定律的應用

郭一鵬

摘 要：在高中物理知識中，比較重要的內容之一便是萬有引力定律，這也是高考的必考題型之一，結合例題，對萬有引力定律在高中物理中的應用進行了論述。

關鍵詞：高中；物理；萬有引力

在物理學習中，理論性的力學知識比較多，解題過程也較繁瑣，而萬有引力定律更是需要掌握的重點與難點問題，如何了解解題技巧，對這方面的知識熟練掌握，是學習的重點。

一、萬有引力定律在高中物理應用中的類型

1.發展史

雖然萬有引力的發展與實際物理計算及其概念沒有直接的關系，但在高考中，常常會出現這一類的題型，此類題無特殊的技巧，學生僅需與歷史背景相結合，并重點記憶，其問題通常是定律、意義及其科學家相關的萬有引力定律知識。

2.變化的物體重力速度

在高中物理中，物體重力與引力并沒有差別，但是，隨著物體重力速度的變化，使物體與地面高度也出現變化，所以，大部分題型就通過設置重力、引力及其地面高度出現，對此類題型進行解答的時候，要通過地面引力及其物體重力的轉換進行解決，并通過公式進行計算。

3.天體質量

在物理高考知識中，天體質量的求解也是重要的類型，天體質量的影響因素與半徑、重力速度、運動周期及其軌道的半徑等方面有關，在對此類問題進行解答的時候，要對題目中的條件進行明確，并對影響因素進行分析，結合公式進行求解。

4.衛星高度

在物理高考知識中，衛星高度同樣也是重要的題型，它也是體現了一些相關聯的因素，比如重力速度、半徑及其運動周期，在做此類題型時，找到題目中的已知數據，并結合公式具體進行計算求解。

5.推導恒量關系式

在萬有引力定律進行計算過程中，還可以通過推導恒量關系式的方法進行計算，這也是經常遇到的一個題型。在對這類問題進行解答過程中，需把各未知數套到公式當中，并結合各公式之間的關系，推導恒量關系式，并得到答案。在做此類題型時，找到題目中軌道半徑、密度、體積、半徑以及運行周期，并對每一個公式之間的關系進行了解，解出題目中已知條件相關的公式。

二、出現錯題的原因

1.萬有引力定律概念掌握不牢固

在對高中物理題目進行解析的過程中，概念是重要的基礎，當概念或公式上出現錯誤，所得的答案必然就會錯誤，在高中物理中，萬有引力定律包含以下幾方面的知識，如三大宇宙速度、重力變化及其開普勒三定律，出現錯誤的原因，多數是由于對這些基礎概念知識掌握得不牢固。

比如：通常把天文學中距離宇宙位置比較近的兩顆天體稱之為雙星，兩者結合某一點勻速運動，在以下幾項中，說法正確的是

（ ）

（1）雙星勻速圓周運動的時候，運動周期相等；

（2）雙星勻速圓周運動的時候，線速相等；

（3）雙星勻速圓周運動的時候，向心速相等；

（4）雙星軌道半徑和天體質量是成正比的；

在上面這個題目中發現，是考查天體運動與質量和物體距離的問題，結合公式，得到質心距離，結合公式，得到軌道半徑。在大部分天體運動的題目中，為了有效降低邏輯性，可以將天體運行的軌道半徑當作質心距離，由于受到思維模式的作用，把運行軌道當質心距離，所以選擇（4）作為答案，但是，通過計算可得，雙星軌道半徑并不等于天體質量半徑，因此，選項（4）是錯誤的。另外，根據分析可知，雙星向心速度和地球質量是成反比，而與線速也是成反比例關系的，因此，（2）（3）也是錯誤的，進而得到正常答案（1）。

2.不完善的分析過程及方向

在對題目進行解答的時候，其過程分析是非常重要的方面，靈活運用所學到的物理知識，通過正確的思路來開拓自己儲備的知識，進而得出正確答案。若出現不到位的思路或者不全面的考慮，則會影響到正確答案，這是做題目的時候，經常犯的錯誤。因此，在對高中物理萬有引力定律進行解答的時候，衛星變軌也是一項復雜的題目。

比如：衛星圍繞地球運動的時候，由于受到空氣阻力使運行軌跡逐漸變小，那么衛星受萬有引力、線性速度、運動周期所產生的變化分別是（ ）

（1）大、小、大；

（2）小、大、小；

（3）大、大、小；

（4）小、小、大；

在對這一題目進行解答的時候，結合公式可以得到，在衛星進行運動的過程中，所受阻力會慢慢變小，而速度越來越慢的時候，其向心力會變小，并做向心運動，進而分析出軌道的半徑變小，可心周期也會變得越來越小，而萬有引力會出現變大的情況。因此，這個題目的正確答案是（3）。在對這個題目進行解答的時候，當對阻力計算出減小后，很有可能判斷運動速度，進而出現錯誤的思路，導致錯誤的選擇（4）。

三、結束語

綜上所述，在高中物理階段，萬有引力定律方面的題型復雜多樣，結合常見錯誤，在以后做題過程中格外注意，并結合不同類型題目認真分析，在不斷地練習中找到正確的解題思路。

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