淺談高中物理天體運動問題的解題策略

黃萬貴

摘 要：在高中物理之中，天體運動有關內容屬于一項重要內容，而且萬有引力這一定律和天體問題乃是高考物理每年必考的一項內容。尤其是最近幾年我國在航天事業方面實現了迅猛發展，出現很多天體運動有關問題。然而，很多高中生對于天體運動這一物理模型依然缺少感性以及理性認識，進而在天體運動這類問題當中失分率較高。對于此，本文旨在對高中物理當中天體運動這類問題的具體解題策略展開探究，希望能對高中生解題所有幫助。

關鍵詞：高中物理;天體運動;解題策略

前言：最近幾年，高考物理對于天體運動這類問題進行考查期間不斷改變角度，同時和當代最前沿的一些科學成果進行結合，逐漸推陳出新。對于這種變化，物理教師需結合高中生實際把天體運動這類問題加以簡單分類，這樣便于高中生對解題規律加以掌握，同時還能讓考生對所學知識加以靈猴運用，克服解題期間的盲目性。

一、衛星與行星軌道的運動問題

行星與衛星在軌道之上的運動乃是動力學、運動學以及萬有引力這一定律結合考查的一個經典問題。高中生在對此類問題加以解答之時，需要了解萬有引力乃是行星與衛星在軌道之上進行近似的圓周運動期間的向心力，并且根據向心力具體公式，對公式當中v、ω、T的關系加以靈活運用。

例如，火星存在兩顆衛星，即火衛一與火衛二，其運行軌道近似于圓。現知道火衛一周期是7時39分，而火衛二周期是30時18分，問兩顆衛星進行比較.

A、火衛一距離火星表面比較近

B、火衛一運動速度比較大

C、火衛二角速度比較大

D、火衛二向心加速度比較大

此題答案為A與B.

再如，美聯社在2002年報道稱，天文學家在現有的太陽系9大行星以外，有發現一顆小于地球的新行星，同時測得這顆行星圍繞太陽進行公轉周期是288年。如果將其與地球圍繞著太陽進行公轉軌道看成是一個圓，則新行星和太陽間的距離大約為地球和太陽間距離的幾倍？

解：假設地球質量是m0，太陽質量是M，繞太陽進行公轉的周期是T0，和太陽距離是R0，公轉的角速度是ω0;而新行星質量是m，圍繞太陽進行公轉的周期是T，和太陽距離是R，公轉的角速度是ω，按照萬有引力這一定律與向心力的公式，可以得到：

通過上述例題能夠看到，應用以及推導結果全為課本練習所得重要結論，體現出高考物理是把基礎能力的考查當作立足點的。

二、天體運動的綜合問題

此類問題情境新穎，考生很容易受到干擾。考生對此類問題加以解答之時，按照萬有引力這一定律可以對天體所受重力的加速度加以計算，這是解題關鍵所在。因為只有將重力加速度求出來，才可與動力學、運動學這些知識進行聯系。

例如，當勇氣號探測器在火星著陸最后時刻，著陸器落于火星表面之上，之后經過很多次的彈跳最終停了下來。如果著陸器首次落于火星表面反彈以后，達到最高點時的高度是h，此時速度方向為水平的，大小是v0，計算其第二次落于火星表面之時速度大小，在計算期間可以忽略大氣阻力。先知道火星一衛星圓軌道半徑是r，周期是T。而且火星可以看成是半徑是r0均勻球體。

三、地球的同步衛星問題

地球具有的同步微信因為與人類的現代生活存在著緊密關聯，所以此類問題乃是高考物理的一個考查熱點。考生在對此類問題加以解答之時，需要了解地球的同步衛星具有的五個特征，即周期、軌道平面、運行高度、運行速度以及在軌道之上所在位置確定。

例如，某顆地球的同步衛星的正下方一名地球表面的觀察者用望遠鏡看到了被太陽光反射照亮的這個衛星，問春分當天，在日落的12小時之內觀察者有多少時間無法看到這顆衛星？現知道地球半徑是R，重力加速度是g，自轉周期是T，忽略大氣對太陽光的折射。

結論：綜上可知，天體運動乃是高考物理每年必考的一項內容，而且對應分值較高，高中生若想在高考當中取得較好成績，需要對天體運動這類問題的解題方法以及解題技巧加以掌握，這樣才可對天體運動這類問題加以快速、準確解答。教學期間，物理教師可將天體運動具體分成四大類，即衛星與行星軌道的運動問題、天體運動的綜合問題、地球的同步衛星問題。針對以上三類問題，物理教師需幫助考生對相應的解題方法和技巧加以掌握，進而提升考生的解題能力。

參考文獻

[1]張景嘉.高中物理知識在航空領域的應用[J].數字通信世界，2019（01）：224.

[2]許桂清.從一份調查反思高中生對科學研究思想與方法的認識——以高中物理天體運動內容為例[J].物理教學探討，2016，34（04）：70-73+77.

[3]葉兵.高中物理中科學史內容的有效教學策略——以“天體運動”為例[J].物理教學，2015，37（12）：22-24.