《万有引力与航天》教学策略

闫艳

摘 要：高中物理对学生的能力要求进一步提高。本文分析了学生学习存在的困难，并从概念规律学习，物理公式的识记以及建立物理模型三个方面，对学生的学习进行引导，使学生打下坚实的基础知识，形成清晰的知识网络，为高考成功打下坚实的基础。

关键词：概念规律;物理公式;物理模型;教学策略

高中物理与中学物理比较，知识量增大，理论性增强，综合性增强，能力要求进一步提高。学习高中物理，既要求学生有一定的逻辑思维能力，定量运算能力，同时也要有探究的能力，因此初高中物理学习本身存在一个较大的台阶。

一、学习高中物理，主要存在以下几个困难：

1、概念抽象，知识构成太“虚”

“万有引力与航天”历来被学生视为最难理解的章节之一，即使到了高三复习，仍有不少学生处于似是而非的混沌状态，做题无从下手。万有引力是自然界普遍存在的规律，但又不像彈力，摩擦力那样具体，贴合学生实际生活。往往要从一个星球跳跃到另一个星球上，很大程度上依赖于“假想”和“纸上谈兵”，无法通过实验观测，需要学生有较强的抽象和逻辑思维能力，这对高一学生的认知能力提出了一个不小的挑战。

2、公式太多，符号太“乱”

高中物理更注重的是对某一物理量的定量计算，而不是定性分析，因而在解决实际问题的过程中，选择恰当的公式就显得尤为重要。对于同一个物理量，有多个计算公式，在不同的物理情景中，就要选取不同的公式进行计算，如果公式选错了，可能会导致无法计算出所求的物理量。

3、空间想象能力，建立物理模型能力太欠缺

高中物理有很多常见的物理模型，如细线模型和轻杆模型，斜面模型，传送带模型，子弹打木块模型，“人船模型”，类平抛问题等等。高考题目题意复杂，材料新颖，要求学生在看似复杂的题目中提炼有用信息，建立正确的物理模型，选择恰当的解题思路和方法。甚至还需要一定的空间想象能力和地理知识。这两种能力缺一，都会感到学习困难。

二、教学策略

（一）、对万有引力定律的发现过程进行了多样化处理。

万有引力定律的发现过程，犹如一幅美丽的历史长卷，从亚里士多德时代到牛顿时代，长达2000年。其发现过程也展现了科学发展过程中科学家们富有创造力而又严谨的科学思维和科学精神，是发展学生思维能力难得的好材料。为了更好的实现教学目标，我主要采用两项措施：①教学素材呈现多样化，可以是挂图、网络资源、视频资料等形式。②按时间将内容分为万有引力定律的发现过程以表格形式呈现出来。

（二）、形成自己的符号体系，排除学习障碍

虽然教材上万有引力定律的规范表达式为

但实际教学中不妨采用

（其中“M”表示“中心天体的质量”，“m”表示环绕天体的质量）的形式表达。同样，可以用R表示天体的半径，r表示天体之间的距离和轨道半径（绝大多数情况二者相等），用h表示卫星距离天体表面的高度。

（三）、深入理解两个基本模型

两个基本模型

1、环绕模型万有引力提供向心力

2、地表模型天体表面物体的重力近似等于万有引力

在教学中，首先要帮助学生建立物理模型，环绕模型适用于天体围绕中心天体做匀速圆周运动的情况，地表模型是在涉及重力加速度的情况下首先想到的规律。

同时我也注意到，一些资料书将两个基本模型总结为“天上一条龙（环绕模型），地上有黄金代换式（地表模型）”，这句话听起来形象生动，学生很容易记住，但事实上，学生虽然记住了这句话，却忽略了其本源，不仅没有搞清楚规律，甚至记不清公式。我在教学中，不要求学生记这样的结论，而是重点强调两个模型的基本原理，避免学生犯舍本逐末的错误。

（四）、引导学生审题，学会应用建立模型的方法解决有关天体运动问题

这部分题目的特点是条件多，信息量大，比如题目会涉及到估算天地的质量，天体表面的重力加速度，天体的密度，第一宇宙速度，同步卫星，甚至是比较不同的卫星的速度，角速度，周期等物理量的大小关系，学生往往会被题目的样式吓住。平时的教学更要注意学生审题能力的培养，引导他们如何去辨识和提取有用信息，构造正确的运动模型，运用恰当的物理规律和方法去处理。

（五）、注重基本规律的同时，还要注意特殊规律的应用。

除了这些常规的题型和计算方法外，在高考中，这部分题目还会出现一些较为特殊的知识点。

如【双星体系】

对于双星体系，学生常会出现类似

或者的错误形式，这是学生把轨道半径（r）和双星之间的距离（L）混为一谈了。正确公式应该是，在教学中应该让学生明白和他们之间的正确关系是。

如【卫星变轨】问题

卫星变轨问题是这部分的难点，既涉及到牛顿运动定律、圆周运动和万有引力等知识，同时又涉及到做功及能量转化问题，也是学生综合能力的体现。遇到这个问题首先要做好知识铺垫，浅入深出，分析每个物理量的变化规律，才能使学生更好的掌握这一类题型。

上述的教学策略分别从概念规律教学，物理公式的识记以及建立物理模型三个方面，对学生的学习进行引导，使学生打下坚实的基础知识，形成清晰的知识网络，有利于联想记忆，有利于准确快速提取知识信息，有利于理解基本规律，为高考成功打下坚实的基础。