关注神八升空, 关注天体问题

蒋财

2011年11月3日“神舟”八号飞船与“天宫”一号空间实验室成功对接，值此举国欢腾之时，高考命题组的专家们正展开想象：“明年的高考物理题中，如何体现出这一份喜悦呢？”所以，2012年的高三复习中，天体问题练习的全面、有效落实，将实实在在地反映在2012年高考得分上。虽然目标已经很明确，但现实很残酷，期中考试中就有这样一例。

例：23.（15分）如图所示，A是地球的同步卫星。另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为ω，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。

（1）求卫星B的运行周期。

（2）如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则至少经过多长时间，它们再一次相距最近？

一

从改卷情况反馈来看，出现了以下几类问题。

（一）概念不清，套用公式。

1.mωr=m（）r，对F=F理解不清，式子左右两边都是圆周运动向心力的公式，并未涉及万有引力。

2.G=mω（R+h），乱用ω（地球自转角速度），在高度h处的角速度不等于ω。

3.G=mg，未能理解公式的适用条件，在天体表面附近飞行时，才能成立。

（二）规范不强，错用公式。

4.G=m（）R，轨道半径和万有引力两物体距离不对等。

（三）信心不足，“巧”用公式。

5.G=m=mω（R+h）=m（）（R+h），由于题意不清和信心不足，采用投机取巧的方式，“巧”在能得到步骤分，但对于问题，学生其实是不甚理解的。

（四）审题不严，乱用符号。

6.G=m（）R，R为题中给出的明确物理量——地球半径，被学生用作B的轨道半径，对题中提供的物理量，胡乱使用，造成失分。

7.T=2π，题目提供条件g，意味着可以用GM=gR进行替换。学生却熟视无睹，将题目未给出的物理量表示在最后的结果中，造成失分。

这样的结果，反映出教师的教学、学生的复习这两方面的工作，还有许多值得我们思考、改进之处。纵观2009、2010、2011三年的高考中，都出现了天体的问题，结合“神舟”八号与“天宫”一号对接成功的社会背景，预测2012年天体问题不仅会出现，而且分值不会低。至于出卷老师会从哪个方面入手？侧重点会放在哪里？以怎样的形式出现，等等。在进入考场之前，谁也不得而知。只有做足准备，才能以不变应万变。具体到实践的过程，主要从教师的教和学生的学两方面入手，加以实施。

二

体现在教师方面，有以下几方面，值得我们关注。

（一）指明考题的范畴。

高考物理题有一个特点——题干长、阅读量大。如能快速定位题目所属范畴，将有效提高解题的效率。天体问题中，经常使用牛顿运动定律、匀速圆周运动、万有引力定律及功能关系等知识。针对“神舟”八号升空这一事件，还可以提出飞船的发射、回收问题；飞船和空间实验室的追赶、碰撞问题；飞船姿态调整问题。明确这些问题，需要应用的知识范畴，将对解题效率的提高起到举足轻重的作用，故教师需要同考生一起明确天体问题的所属范畴。

（二）指明考试的方向。

1.估算中心天体的质量m和密度ρ；

2.求解环绕天体的周期T及所在位置的重力加速度g；

3.多解问题；

4.与自由落体运动、竖直上抛运动、平抛运动结合问题。

（三）指导解题的方法。

1.估算中心天体的质量M和密度ρ

应用F=F来求解，具体看题目提供的条件。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

行星表面运行时：mg=G

h高度轨道上运行时：mg=G

3.变轨问题及追赶问题

r↑→v↓、ω↓、T↑；同轨道追赶时，需先减速，降低轨道，提高运行速度，再提高轨道。

取消保姆式的教学方式，教师的讲解应突出问题的引导，避免问题的详细解答，留给学生思考的空间，调动学生的思维。在教学中，教师如果直接给出应用公式，接下来的过程实际上是数字的计算过程，只能培养学生的计算能力，并不能提高学生解决问题的能力，所以一些学生独立完成时，仍旧不清楚到底使用哪个公式解答，根本就不知道该从何处入手，只是在老师的指导、提示下，才可以勉强应付。离开教师的点拨，又会手足无措。其实，老师在平常的教学中，经常好心办坏事，导致学生低能。天体的教学中，面对众多的公式，可以不要求写出详细的解答过程，而是要求学生阐述选择该项公式的依据是什么？师生可以共同总结：所处位置在哪里？天体表面、一定高度；对应位置有哪些公式可以应用？位置离中心天体的距离是否变动？各物理量v、ω、T、E、E，如何变化？布置作业，也可以将练习改为学生间的说题——以小组为单位，一位同学说题，其他几位同学补充，或提出不同的意见和看法。

三

反映在学生层面，学生需要从以下几个方面进行突破。

（一）公式的准确理解、正确记忆。

1.在知识点复习中，准确理解公式的适用条件。

2.平时通过题目的训练，达到正确记忆公式的目的。

3.及时回顾、小结，使各个公式联系、区别等问题，做到了然于胸，从更高层次上，理解、记忆公式。

（二）进行针对性的训练，达到熟练应用的目的。

碰到题目时，能快速定位题目，需要学生平时加快解题的速度，速度的提高取决于解题的熟练程度。可以融合到读题中，如题目已知量、未知量的确定，根据这些物理量搜索相关的物理公式，通过经常性的训练，使学生形成解题的惯性，提高解题的熟练程度。

（三）同学间说题，从整体上全面熟悉解题的过程。

教师说课，目的是从整体上把握这节课的背景、地位、内容、学生的情况、开展的方式，等等。通过说课，教师实际上已经对课堂进行了全面的思考和安排，具体在落实阶段，就会得心应手，游刃有余了。同理，学生解题，也可以以说题的方式展开。首先，建模。将题目的文字描述转化为具体的模型，如运动学的匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动、平抛运动、匀速圆周运动；动力学的受力分析；匀强电场、匀强磁场、恒定电流的等效电路，等等。具体到天体问题，可以是发射、回收，变轨，追赶，等等。通过这些模型，减少题目的干扰因素，提取有效信息，以便准确、快速定位解题的工具——定理、定律、公式。其次，说明选择的依据。为什么选择这样的工具？从题目的已知条件、所求的物理量，展开说明。最后，明确题目的切入点。学生对题目的切入点，经常无所适从，导致题目无法开展。平时的说题，学生要说明从某个地方切入的原因——题目中的关键词，如光滑、静止、匀速运动、刚好、恰能，等等。

通过以上努力，将天体的问题落到实处——快速定位范畴，准确选择公式，正确解答题目。使学生高兴碰到天体的问题，爱碰到天体的问题，做到以不变应万变。争取在明年的高考中，学生能在天体问题上得到应得的分数。