高中物理練習題的分類設計策略與解析

吳嬌嬌

(江蘇省連云港市海州高級中學 222000)

高中物理學習具有練習多難度大的特點，許多老師在教學中會出現題海戰術的訓練，加大了學生的學習負擔，也降低了學習效果.在高中物理教學中要學習高考試題的解題特點，堅持少而精的原則，從學生的學習實際出發，根據教學內容設計教學聯系.

1 解答題類習題的特點與設計

解答題是高中物理教學中最普遍，也是難度最為適中的練習題.在物理練習中要重視解答題的設計與練習.

題1 在萬有引力的教學內容中關于引力的解答類習題：

1.月球環繞地球運動的軌道半徑為地球半徑的60倍，運行周期約為27天，應用開普勒定律計算：在赤道平面內離地多高時，人造地球衛星隨地球一起轉動，就像停留在天空中不動一樣？(R地=6400km)

分析月球和同步衛星都繞地球做勻速圓周運動，根據開普勒第三定律列式求解即可．

解答解：月球環繞地球運動的軌道半徑為地球半徑的60倍，運行周期約為27天；同步衛星的周期為1天；

答：在赤道平面內離地36267km高時，人造地球衛星隨地球一起轉動，就像停留在天空中不動一樣．

題2 地球公轉運行的軌道半徑R1=1.49×1011m，若把地球公轉周期稱為1年，那么土星運行的軌道半徑R2=1.43×1012m，其周期多長？

分析根據萬有引力提供圓周運動的向心力，列式求圓周運動的周期與半徑的關系然后求比值即可．

答：土星運行的軌道周期為29.7年．

題3 卡文迪許把他自己的實驗說成是“稱地球的重量”(嚴格地說應是“測量地球的質量”)．如果已知引力常量G、地球半徑R和地球表面重力加速度g，計算地球的質量M和地球的平均密度各是多少？

分析根據地在地球表面萬有引力等于重力公式先計算出地球質量，再根據密度等于質量除以體積求解．

2 計算類練習的設計與計算

物理學習中的計算題具有難度大，計算錯誤率高的特點.在學習中要求學生明確題目要求，運用正確的計算方法，避免計算錯.

題4 例如在天體運行軌跡的計算習題中.火星(如圖1所示)是太陽系中與地球最為類似的行星，人類對火星生命的研究在今年因“火星表面存在流動的液態水”的發現而取得了重要進展．若火星可視為均勻球體，火星表面的重力加速度為g火星半徑為R，火星自轉周期為T，萬有引力常量為G．求：

圖1

(1)火星的平均密度ρ．

(2)火星的同步衛星距火星表面的高度h．

分析(1)根據萬有引力等于重力求出火星的質量，結合火星的體積求出火星的密度．

(2)根據萬有引力提供向心力求出火星同步衛星的軌道半徑，從而得出距離火星表面的高度．

(1)請判斷上面的結果是否正確，并說明理由．如不正確，請給出正確的解法和結果．

(2)請根據已知條件再提出兩種估算地球質量的方法并解得結果．

分析(1)根據萬有引力提供向心力，列式求解，地球半徑較大，不能忽略；

(2)對月球或地球應用萬有引力提供向心力，也可根據在地球表面重力等于向心力求解．

(1)火星表面的重力加速度g′的大小；

(2)王躍登陸火星后，經測量發現火星上一晝夜的時間為t，如果要發射一顆火星的同步衛星，它正常運行時距離火星表面將有多遠？

分析(1)求一個物理量之比，我們應該把這個物理量先表示出來，在進行之比，根據萬有引力等于重力，得出重力加速度的關系，根據萬有引力等于重力求出火星表面的重力加速度g′的大小；

(2)火星的同步衛星作勻速圓周運動的向心力由火星的萬有引力提供，且運行周期與火星自轉周期相同，據此求解即可．

題7 地球的兩顆人造衛星質量之比m1∶m2=1∶2，圓周軌道半徑之比r1∶r2=1∶2．

求：(1)線速度之比；

(2)角速度之比；

(3)運行周期之比；

(4)向心力之比．

分析(1)根據萬有引力充當向心力，產生的效果公式可得出線速度和軌道半徑的關系，可得結果；(2)根據圓周運動規律可得線速度和角速度以及半徑的關系，直接利用上一小題的結論，簡化過程.(3)根據圓周運動規律可得運行周期和角速度之間的關系，直接利用上一小題的結論，簡化過程；(4)根據萬有引力充當向心力可得向心力和質量以及半徑的關系．

題8 我國月球探測計劃“嫦娥工程”已經啟動，科學家對月球的探索會越來越深入．

(1)若已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，月球繞地球運動的周期為T，月球繞地球的運動近似看做勻速圓周運動，試求出月球繞地球運動的軌道半徑；

(2)若宇航員隨登月飛船登陸月球后，在月球表面高度為h的某處以速度v0水平拋出一個小球，小球飛出的水平距離為x．已知月球半徑為R月，引力常量為G，試求出月球的質量M月．

分析(1)在地球表面重力與萬有引力相等，月球繞地球圓周運動的向心力由萬有引力提供，據此計算月球圓周運動的半徑；

(2)根據平拋運動規律求得月球表面的重力加速度，再根據月球表面的重力與萬有引力相等計算出月球的質量M．

解答(1)設地球質量為M，月球質量為M月，根據萬有引力定律及向心力公式得：

①

在地球表面重力與萬有引力大小相等有：

②

由①②兩式可解得：月球的半徑為：

(2)設月球表面處的重力加速度為g月，小球飛行時間為t，根據題意

水平方向上有：x=v0t

④

⑤

又在月球表面重力萬有引力相等故有：

⑥

答：(1)月球繞地球運動的軌道半徑為

高中物理練習的設計要根據學生的學習需要.抓住學習重點和難點，力求習題要有新意，重視學生的解題能力的培養，培養學生的創新能力的培養.