突破萬有引力定律難點的教學策略

◇　四川　鐘時亮

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突破萬有引力定律難點的教學策略

◇四川鐘時亮

在普通中學,高一學生一旦進入“萬有引力定律”這章的學習后,會形成巨大的學習障礙．對老師所講的知識感覺似懂非懂,普遍反映:“你講的東西好像有道理，是那么回事,公式我也記了,就是遇到題我不知道該怎樣下筆．”鑒于此,筆者結合自己的教學體會,總結了幾點突破該章難點的有效策略．

1　學生學習過程中存在的4種學習障礙

1) 知識新．知識的積累,遵從由簡單到復雜的認知過程,物理學科的學習也是如此,秉承著“波浪式前進,螺旋式上升”的認知結構．有些物理概念和知識學生在初中就已經開始接觸到了，比如之前學習的力學、運動學等,學生進入高中后再次接觸這些知識就會覺得挺熟悉,接受起來比較容易．而“萬有引力定律”在初中很少提過,更談不上研究了．學生感覺知識是陌生的,對新知識的學習顯得不夠主動．

2) 物理量多,計算量大．學生覺得萬有引力公式比重力公式“G=mg”、滑動摩擦力公式“Ff=μFN” 等復雜得多．公式中的物理量有10多個,變化形式多樣．其次,有關天體的質量、距離、密度、周期運算的數量級都比較大,對學生數學能力要求較高,因此產生畏懼和排斥心理．

3) 公式煩．萬有引力定律的應用中,往往結合了曲線運動的知識,涉及的知識點較多．每做一道題,學生們就要從眾多公式中選出合適的,選對公式這對他們來說不是一件容易的事．

4) 解題方法活．萬有引力定律相關問題要求學生必須能靈活選擇公式,而且還可能反復使用某些公式．在具體解題時,有時用比例求解法,有時用代入法求解,有時用估算法等，方法繁雜．

2　聯系物理學史,激發興趣

正所謂興趣是最好的老師,只要愿意去鉆研,無論多難的知識都會被征服．萬有引力定律的發現經歷了從遠古到牛頓時代漫長的認識過程,期間出現了許多經典的歷史故事和人物．教師可以選出一些比較有趣且有教育意義的事例講給學生,讓他們知道科學探究需要堅持不懈的探索．慢慢幫學生養成做事不怕麻煩,不畏艱難的科學精神．

3　辨明概念,理清思路,總結規律

1) 辨明概念. 概念的混亂往往是造成公式亂用的主因之一.只有徹底區分這些物理量的含義,才能從根本上解決公式選擇的問題．教師要指導學生徹底區分的概念主要有3個速度:發射速度、宇宙速度和運行(線)速度.3個周期:地球自轉周期、公轉周期和人造地球衛星的運行周期.2類加速度：向心加速度和重力加速度．星球表面隨星球一起轉動的物體與這個星球的衛星的向心加速度是不同的.星球表面隨星球一起轉動的物體所需向心加速度不是由重力加速度提供而這個星球的衛星所需向心加速度則是由重力加速度提供. 2類運行:穩定運行(圓周運動)和變軌運行(近心運動、離心運動).不同的運行模式對應不同的物理規律. 2種衛星：同步衛星和一般衛星.地球同步衛星相對于地面靜止并和地球具有相同周期,位于赤道上方，距地面高度一定．

2) 理清思路,總結規律. 本章的考查思路大體有2條:a)圍繞F萬=F向心力的一系列問題;b)在某星球表面或附近采用重力與萬有引力近似相等,重力充當向心力.從這2點出發可以引申出大量的綜合題目．本章的題型大多與科技前沿結合,有較多的文字敘述.教師在教學過程中要注意引導學生通過快速準確審題,找出題目中的關鍵詞以及一些隱含條件,按照上面的基本思路,找到突破口,解決問題．

4　構建模型,應用規律,準確解題

正確構建模型是本章的一個特點．本章節高中階段涉及3種模型: 1)單繞，如圖1,一顆不動視為中心天體,另外的天體圍繞它運轉視為環繞天體; 2)雙繞，如圖2,2顆衛星分別繞不同的中心天體運行; 3)多繞，多個天體同時繞某點運行．以上都是圓周運行模型,當涉及衛星變軌問題時,還會涉及橢圓運動，這時運用近心運動或離心運動的條件進行分析即可．正確建立模型后按照上述2條基本思路,再結合其他知識進行綜合分析,萬有引力定律問題便可迎刃而解．

圖1　　　　　　　　　　圖2

綜上所述,要突破本章的難點除了要求學生熟練掌握知識外,還需教會學生應用正確的學習方法,只有這樣才能提高學生學習的效率,降低本章難度．

四川省簡陽市石橋中學)