關(guān)注神八升空, 關(guān)注天體問題

蔣財

2011年11月3日“神舟”八號飛船與“天宮”一號空間實驗室成功對接，值此舉國歡騰之時，高考命題組的專家們正展開想象：“明年的高考物理題中，如何體現(xiàn)出這一份喜悅呢？”所以，2012年的高三復習中，天體問題練習的全面、有效落實，將實實在在地反映在2012年高考得分上。雖然目標已經(jīng)很明確，但現(xiàn)實很殘酷，期中考試中就有這樣一例。

例：23.（15分）如圖所示，A是地球的同步衛(wèi)星。另一衛(wèi)星B的圓形軌道位于赤道平面內(nèi)，離地面高度為h。已知地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)角速度為ω，地球表面的重力加速度為g，O為地球中心。

（1）求衛(wèi)星B的運行周期。

（2）如衛(wèi)星B繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，某時刻A、B兩衛(wèi)星相距最近（O、B、A在同一直線上），則至少經(jīng)過多長時間，它們再一次相距最近？

一

從改卷情況反饋來看，出現(xiàn)了以下幾類問題。

（一）概念不清，套用公式。

1.mωr=m（）r，對F=F理解不清，式子左右兩邊都是圓周運動向心力的公式，并未涉及萬有引力。

2.G=mω（R+h），亂用ω（地球自轉(zhuǎn)角速度），在高度h處的角速度不等于ω。

3.G=mg，未能理解公式的適用條件，在天體表面附近飛行時，才能成立。

（二）規(guī)范不強，錯用公式。

4.G=m（）R，軌道半徑和萬有引力兩物體距離不對等。

（三）信心不足，“巧”用公式。

5.G=m=mω（R+h）=m（）（R+h），由于題意不清和信心不足，采用投機取巧的方式，“巧”在能得到步驟分，但對于問題，學生其實是不甚理解的。

（四）審題不嚴，亂用符號。

6.G=m（）R，R為題中給出的明確物理量——地球半徑，被學生用作B的軌道半徑，對題中提供的物理量，胡亂使用，造成失分。

7.T=2π，題目提供條件g，意味著可以用GM=gR進行替換。學生卻熟視無睹，將題目未給出的物理量表示在最后的結(jié)果中，造成失分。

這樣的結(jié)果，反映出教師的教學、學生的復習這兩方面的工作，還有許多值得我們思考、改進之處。縱觀2009、2010、2011三年的高考中，都出現(xiàn)了天體的問題，結(jié)合“神舟”八號與“天宮”一號對接成功的社會背景，預測2012年天體問題不僅會出現(xiàn)，而且分值不會低。至于出卷老師會從哪個方面入手？側(cè)重點會放在哪里？以怎樣的形式出現(xiàn)，等等。在進入考場之前，誰也不得而知。只有做足準備，才能以不變應萬變。具體到實踐的過程，主要從教師的教和學生的學兩方面入手，加以實施。

二

體現(xiàn)在教師方面，有以下幾方面，值得我們關(guān)注。

（一）指明考題的范疇。

高考物理題有一個特點——題干長、閱讀量大。如能快速定位題目所屬范疇，將有效提高解題的效率。天體問題中，經(jīng)常使用牛頓運動定律、勻速圓周運動、萬有引力定律及功能關(guān)系等知識。針對“神舟”八號升空這一事件，還可以提出飛船的發(fā)射、回收問題；飛船和空間實驗室的追趕、碰撞問題；飛船姿態(tài)調(diào)整問題。明確這些問題，需要應用的知識范疇，將對解題效率的提高起到舉足輕重的作用，故教師需要同考生一起明確天體問題的所屬范疇。

（二）指明考試的方向。

1.估算中心天體的質(zhì)量m和密度ρ；

2.求解環(huán)繞天體的周期T及所在位置的重力加速度g；

3.多解問題；

4.與自由落體運動、豎直上拋運動、平拋運動結(jié)合問題。

（三）指導解題的方法。

1.估算中心天體的質(zhì)量M和密度ρ

應用F=F來求解，具體看題目提供的條件。如：

已知T、r?陴G=mr得出M=；若再知R?陴ρ=

已知g、R?陴mg=G得出M=g；ρ=

2.求解所在位置的重力加速度g

行星表面運行時：mg=G

h高度軌道上運行時：mg=G

3.變軌問題及追趕問題

r↑→v↓、ω↓、T↑；同軌道追趕時，需先減速，降低軌道，提高運行速度，再提高軌道。

取消保姆式的教學方式，教師的講解應突出問題的引導，避免問題的詳細解答，留給學生思考的空間，調(diào)動學生的思維。在教學中，教師如果直接給出應用公式，接下來的過程實際上是數(shù)字的計算過程，只能培養(yǎng)學生的計算能力，并不能提高學生解決問題的能力，所以一些學生獨立完成時，仍舊不清楚到底使用哪個公式解答，根本就不知道該從何處入手，只是在老師的指導、提示下，才可以勉強應付。離開教師的點撥，又會手足無措。其實，老師在平常的教學中，經(jīng)常好心辦壞事，導致學生低能。天體的教學中，面對眾多的公式，可以不要求寫出詳細的解答過程，而是要求學生闡述選擇該項公式的依據(jù)是什么？師生可以共同總結(jié)：所處位置在哪里？天體表面、一定高度；對應位置有哪些公式可以應用？位置離中心天體的距離是否變動？各物理量v、ω、T、E、E，如何變化？布置作業(yè)，也可以將練習改為學生間的說題——以小組為單位，一位同學說題，其他幾位同學補充，或提出不同的意見和看法。

三

反映在學生層面，學生需要從以下幾個方面進行突破。

（一）公式的準確理解、正確記憶。

1.在知識點復習中，準確理解公式的適用條件。

2.平時通過題目的訓練，達到正確記憶公式的目的。

3.及時回顧、小結(jié)，使各個公式聯(lián)系、區(qū)別等問題，做到了然于胸，從更高層次上，理解、記憶公式。

（二）進行針對性的訓練，達到熟練應用的目的。

碰到題目時，能快速定位題目，需要學生平時加快解題的速度，速度的提高取決于解題的熟練程度。可以融合到讀題中，如題目已知量、未知量的確定，根據(jù)這些物理量搜索相關(guān)的物理公式，通過經(jīng)常性的訓練，使學生形成解題的慣性，提高解題的熟練程度。

（三）同學間說題，從整體上全面熟悉解題的過程。

教師說課，目的是從整體上把握這節(jié)課的背景、地位、內(nèi)容、學生的情況、開展的方式，等等。通過說課，教師實際上已經(jīng)對課堂進行了全面的思考和安排，具體在落實階段，就會得心應手，游刃有余了。同理，學生解題，也可以以說題的方式展開。首先，建模。將題目的文字描述轉(zhuǎn)化為具體的模型，如運動學的勻速直線運動、勻變速直線運動、自由落體運動、平拋運動、勻速圓周運動；動力學的受力分析；勻強電場、勻強磁場、恒定電流的等效電路，等等。具體到天體問題，可以是發(fā)射、回收，變軌，追趕，等等。通過這些模型，減少題目的干擾因素，提取有效信息，以便準確、快速定位解題的工具——定理、定律、公式。其次，說明選擇的依據(jù)。為什么選擇這樣的工具？從題目的已知條件、所求的物理量，展開說明。最后，明確題目的切入點。學生對題目的切入點，經(jīng)常無所適從，導致題目無法開展。平時的說題，學生要說明從某個地方切入的原因——題目中的關(guān)鍵詞，如光滑、靜止、勻速運動、剛好、恰能，等等。

通過以上努力，將天體的問題落到實處——快速定位范疇，準確選擇公式，正確解答題目。使學生高興碰到天體的問題，愛碰到天體的問題，做到以不變應萬變。爭取在明年的高考中，學生能在天體問題上得到應得的分數(shù)。