《萬有引力與航天》教學(xué)策略

閆艷

摘 要：高中物理對(duì)學(xué)生的能力要求進(jìn)一步提高。本文分析了學(xué)生學(xué)習(xí)存在的困難，并從概念規(guī)律學(xué)習(xí)，物理公式的識(shí)記以及建立物理模型三個(gè)方面，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行引導(dǎo)，使學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，形成清晰的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，為高考成功打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：概念規(guī)律;物理公式;物理模型;教學(xué)策略

高中物理與中學(xué)物理比較，知識(shí)量增大，理論性增強(qiáng)，綜合性增強(qiáng)，能力要求進(jìn)一步提高。學(xué)習(xí)高中物理，既要求學(xué)生有一定的邏輯思維能力，定量運(yùn)算能力，同時(shí)也要有探究的能力，因此初高中物理學(xué)習(xí)本身存在一個(gè)較大的臺(tái)階。

一、學(xué)習(xí)高中物理，主要存在以下幾個(gè)困難：

1、概念抽象，知識(shí)構(gòu)成太“虛”

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

2、公式太多，符號(hào)太“亂”

高中物理更注重的是對(duì)某一物理量的定量計(jì)算，而不是定性分析，因而在解決實(shí)際問題的過程中，選擇恰當(dāng)?shù)墓骄惋@得尤為重要。對(duì)于同一個(gè)物理量，有多個(gè)計(jì)算公式，在不同的物理情景中，就要選取不同的公式進(jìn)行計(jì)算，如果公式選錯(cuò)了，可能會(huì)導(dǎo)致無法計(jì)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(xì)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(fù)雜，材料新穎，要求學(xué)生在看似復(fù)雜的題目中提煉有用信息，建立正確的物理模型，選擇恰當(dāng)?shù)慕忸}思路和方法。甚至還需要一定的空間想象能力和地理知識(shí)。這兩種能力缺一，都會(huì)感到學(xué)習(xí)困難。

二、教學(xué)策略

（一）、對(duì)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程進(jìn)行了多樣化處理。

萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，猶如一幅美麗的歷史長卷，從亞里士多德時(shí)代到牛頓時(shí)代，長達(dá)2000年。其發(fā)現(xiàn)過程也展現(xiàn)了科學(xué)發(fā)展過程中科學(xué)家們富有創(chuàng)造力而又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和科學(xué)精神，是發(fā)展學(xué)生思維能力難得的好材料。為了更好的實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，我主要采用兩項(xiàng)措施：①教學(xué)素材呈現(xiàn)多樣化，可以是掛圖、網(wǎng)絡(luò)資源、視頻資料等形式。②按時(shí)間將內(nèi)容分為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程以表格形式呈現(xiàn)出來。

（二）、形成自己的符號(hào)體系，排除學(xué)習(xí)障礙

雖然教材上萬有引力定律的規(guī)范表達(dá)式為

但實(shí)際教學(xué)中不妨采用

（其中“M”表示“中心天體的質(zhì)量”，“m”表示環(huán)繞天體的質(zhì)量）的形式表達(dá)。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(shù)情況二者相等），用h表示衛(wèi)星距離天體表面的高度。

（三）、深入理解兩個(gè)基本模型

兩個(gè)基本模型

1、環(huán)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(xué)中，首先要幫助學(xué)生建立物理模型，環(huán)繞模型適用于天體圍繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(guī)律。

同時(shí)我也注意到，一些資料書將兩個(gè)基本模型總結(jié)為“天上一條龍（環(huán)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(dòng)，學(xué)生很容易記住，但事實(shí)上，學(xué)生雖然記住了這句話，卻忽略了其本源，不僅沒有搞清楚規(guī)律，甚至記不清公式。我在教學(xué)中，不要求學(xué)生記這樣的結(jié)論，而是重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)兩個(gè)模型的基本原理，避免學(xué)生犯舍本逐末的錯(cuò)誤。

（四）、引導(dǎo)學(xué)生審題，學(xué)會(huì)應(yīng)用建立模型的方法解決有關(guān)天體運(yùn)動(dòng)問題

這部分題目的特點(diǎn)是條件多，信息量大，比如題目會(huì)涉及到估算天地的質(zhì)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(wèi)星，甚至是比較不同的衛(wèi)星的速度，角速度，周期等物理量的大小關(guān)系，學(xué)生往往會(huì)被題目的樣式嚇住。平時(shí)的教學(xué)更要注意學(xué)生審題能力的培養(yǎng)，引導(dǎo)他們?nèi)绾稳ケ孀R(shí)和提取有用信息，構(gòu)造正確的運(yùn)動(dòng)模型，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律和方法去處理。

（五）、注重基本規(guī)律的同時(shí)，還要注意特殊規(guī)律的應(yīng)用。

除了這些常規(guī)的題型和計(jì)算方法外，在高考中，這部分題目還會(huì)出現(xiàn)一些較為特殊的知識(shí)點(diǎn)。

如【雙星體系】

對(duì)于雙星體系，學(xué)生常會(huì)出現(xiàn)類似

或者的錯(cuò)誤形式，這是學(xué)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(yīng)該是，在教學(xué)中應(yīng)該讓學(xué)生明白和他們之間的正確關(guān)系是。

如【衛(wèi)星變軌】問題

衛(wèi)星變軌問題是這部分的難點(diǎn)，既涉及到牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)和萬有引力等知識(shí)，同時(shí)又涉及到做功及能量轉(zhuǎn)化問題，也是學(xué)生綜合能力的體現(xiàn)。遇到這個(gè)問題首先要做好知識(shí)鋪墊，淺入深出，分析每個(gè)物理量的變化規(guī)律，才能使學(xué)生更好的掌握這一類題型。

上述的教學(xué)策略分別從概念規(guī)律教學(xué)，物理公式的識(shí)記以及建立物理模型三個(gè)方面，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行引導(dǎo)，使學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，形成清晰的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，有利于聯(lián)想記憶，有利于準(zhǔn)確快速提取知識(shí)信息，有利于理解基本規(guī)律，為高考成功打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。