高中物理天體運動問題的解題策略

吳曉軒

【摘 要】 利用萬有引力定律分析天體運動問題是高中物理學習的重點內容，基于此，本文主要分析高中物理天體運動問題的解題策略，首先研究天體運動的本質，接著從天體的質量和密度，天體機械系統的能量轉化，雙星運動的角速度三個方面展開研究，希望能為關注此話題的研究學者提供參考意見。

【關鍵詞】 高中物理；天體運動；角速度；解題策略

定律的形成、學問的形成、研究成果的形成，必將經歷一段艱難的探索過程，所以人類必須具有堅定的科學信念。航天技術的進步是時代發展的重要標志，該話題不斷升溫，所以在高考中天體問題一直占據穩定的比例，在近幾年的考卷中，天體問題逐漸深入，題型不斷變化，學生如何準確把握題干，如何正確解答問題，成為教育工作者研究的重點。

一、認清一個本質

在運動中存在著的運動狀態是有因果關系的，這個道理我們從運動學理論和牛頓力學理論就可以得出。物體受到內在因素和外在因素的影響發生位移。內在因素包括的內容是物體的初始位移、初始速度、物體自身質量，外因包括物體受力的大小、物體的受力時間。物體受到外因和內因的影響產生的運動狀態便是結果，表現為發生位移、速度發生變化、加速度發生變化。而天體運動是一種具體的運動形式，必然遵循運動的因果關系，此時天體作為運動物體，萬有引力作為外在影響因素，是起主導作用的外在作用力，在解題過程中要認清天體的位移變化、天體的運行速度變化受到天體質量、初始位移、受力大小方向、受力時間的影響，這些因素共同決定天體的運動狀態的變化。

二、天體的質量和密度

在計算天體的質量和密度時要依靠萬有引力，物體在天體的表面會受到該天體的重力作用，或者是分析物體沿著天體表面的運動情形，通過分析物體與天體之間的重力作用，得出天體的質量，然后在通過天體的質量與天體半徑大小情況，計算出天體的密度。

三、能量轉化

天體的運動涉及到能量的轉化，在分析能量轉化時將衛星和地球看做是獨立的系統，將萬有引力定性為保守作用力形式，在計算的理論中，將無窮遠處視為能量起點，也就是整個系統的零勢能點，計算衛星在與地球的距離為r的位置上勢能的大小。

四、雙星運動

在雙星運動問題上，是將宇宙中靠得比較近的兩顆恒星稱為雙星，在雙星系統中，由于二者距離其他天體較遠，所以二者之外的萬有引力忽略不計，因此在二者的相互作用下，運動的間距能夠保持不變，各自沿著不同的半徑做勻速圓周運動，在雙星運動的過程中，它們運動軌跡的圓心相同，始終與圓心共線，也就是說在相同的時間內，二者轉過的角度是相同的，所以在雙星系統中，二者的角速度是相同的，不同的是運動的半徑。

總結：在物理學的發展史中，偉人牛頓發現萬有引力定律以前，東方和西方人始終將天與地區分開來，但是沒有一項研究能夠說明天上和地下物體的運動遵守著相同的規律。牛頓將天上和地下的運動特點的力學作用歸結為重力，建立嚴格的力學理論體系，解答了人們的疑惑，相信隨著科技的發展，人們會見識到更廣闊的宇宙力學魅力。

【參考文獻】

[1] 馬文龍. 可變質量的天體運動問題[D]. 山東大學，2015.