《萬有引力與航天》教學策略

閆艷

摘 要：高中物理對學生的能力要求進一步提高。本文分析了學生學習存在的困難，并從概念規律學習，物理公式的識記以及建立物理模型三個方面，對學生的學習進行引導，使學生打下堅實的基礎知識，形成清晰的知識網絡，為高考成功打下堅實的基礎。

關鍵詞：概念規律;物理公式;物理模型;教學策略

高中物理與中學物理比較，知識量增大，理論性增強，綜合性增強，能力要求進一步提高。學習高中物理，既要求學生有一定的邏輯思維能力，定量運算能力，同時也要有探究的能力，因此初高中物理學習本身存在一個較大的臺階。

一、學習高中物理，主要存在以下幾個困難：

1、概念抽象，知識構成太“虛”

“萬有引力與航天”歷來被學生視為最難理解的章節之一，即使到了高三復習，仍有不少學生處于似是而非的混沌狀態，做題無從下手。萬有引力是自然界普遍存在的規律，但又不像彈力，摩擦力那樣具體，貼合學生實際生活。往往要從一個星球跳躍到另一個星球上，很大程度上依賴于“假想”和“紙上談兵”，無法通過實驗觀測，需要學生有較強的抽象和邏輯思維能力，這對高一學生的認知能力提出了一個不小的挑戰。

2、公式太多，符號太“亂”

高中物理更注重的是對某一物理量的定量計算，而不是定性分析，因而在解決實際問題的過程中，選擇恰當的公式就顯得尤為重要。對于同一個物理量，有多個計算公式，在不同的物理情景中，就要選取不同的公式進行計算，如果公式選錯了，可能會導致無法計算出所求的物理量。

3、空間想象能力，建立物理模型能力太欠缺

高中物理有很多常見的物理模型，如細線模型和輕桿模型，斜面模型，傳送帶模型，子彈打木塊模型，“人船模型”，類平拋問題等等。高考題目題意復雜，材料新穎，要求學生在看似復雜的題目中提煉有用信息，建立正確的物理模型，選擇恰當的解題思路和方法。甚至還需要一定的空間想象能力和地理知識。這兩種能力缺一，都會感到學習困難。

二、教學策略

（一）、對萬有引力定律的發現過程進行了多樣化處理。

萬有引力定律的發現過程，猶如一幅美麗的歷史長卷，從亞里士多德時代到牛頓時代，長達2000年。其發現過程也展現了科學發展過程中科學家們富有創造力而又嚴謹的科學思維和科學精神，是發展學生思維能力難得的好材料。為了更好的實現教學目標，我主要采用兩項措施：①教學素材呈現多樣化，可以是掛圖、網絡資源、視頻資料等形式。②按時間將內容分為萬有引力定律的發現過程以表格形式呈現出來。

（二）、形成自己的符號體系，排除學習障礙

雖然教材上萬有引力定律的規范表達式為

但實際教學中不妨采用

（其中“M”表示“中心天體的質量”，“m”表示環繞天體的質量）的形式表達。同樣，可以用R表示天體的半徑，r表示天體之間的距離和軌道半徑（絕大多數情況二者相等），用h表示衛星距離天體表面的高度。

（三）、深入理解兩個基本模型

兩個基本模型

1、環繞模型萬有引力提供向心力

2、地表模型天體表面物體的重力近似等于萬有引力

在教學中，首先要幫助學生建立物理模型，環繞模型適用于天體圍繞中心天體做勻速圓周運動的情況，地表模型是在涉及重力加速度的情況下首先想到的規律。

同時我也注意到，一些資料書將兩個基本模型總結為“天上一條龍（環繞模型），地上有黃金代換式（地表模型）”，這句話聽起來形象生動，學生很容易記住，但事實上，學生雖然記住了這句話，卻忽略了其本源，不僅沒有搞清楚規律，甚至記不清公式。我在教學中，不要求學生記這樣的結論，而是重點強調兩個模型的基本原理，避免學生犯舍本逐末的錯誤。

（四）、引導學生審題，學會應用建立模型的方法解決有關天體運動問題

這部分題目的特點是條件多，信息量大，比如題目會涉及到估算天地的質量，天體表面的重力加速度，天體的密度，第一宇宙速度，同步衛星，甚至是比較不同的衛星的速度，角速度，周期等物理量的大小關系，學生往往會被題目的樣式嚇住。平時的教學更要注意學生審題能力的培養，引導他們如何去辨識和提取有用信息，構造正確的運動模型，運用恰當的物理規律和方法去處理。

（五）、注重基本規律的同時，還要注意特殊規律的應用。

除了這些常規的題型和計算方法外，在高考中，這部分題目還會出現一些較為特殊的知識點。

如【雙星體系】

對于雙星體系，學生常會出現類似

或者的錯誤形式，這是學生把軌道半徑（r）和雙星之間的距離（L）混為一談了。正確公式應該是，在教學中應該讓學生明白和他們之間的正確關系是。

如【衛星變軌】問題

衛星變軌問題是這部分的難點，既涉及到牛頓運動定律、圓周運動和萬有引力等知識，同時又涉及到做功及能量轉化問題，也是學生綜合能力的體現。遇到這個問題首先要做好知識鋪墊，淺入深出，分析每個物理量的變化規律，才能使學生更好的掌握這一類題型。

上述的教學策略分別從概念規律教學，物理公式的識記以及建立物理模型三個方面，對學生的學習進行引導，使學生打下堅實的基礎知識，形成清晰的知識網絡，有利于聯想記憶，有利于準確快速提取知識信息，有利于理解基本規律，為高考成功打下堅實的基礎。