高中物理练习题的分类设计策略与解析

吴娇娇

(江苏省连云港市海州高级中学 222000)

高中物理学习具有练习多难度大的特点，许多老师在教学中会出现题海战术的训练，加大了学生的学习负担，也降低了学习效果.在高中物理教学中要学习高考试题的解题特点，坚持少而精的原则，从学生的学习实际出发，根据教学内容设计教学联系.

1 解答题类习题的特点与设计

解答题是高中物理教学中最普遍，也是难度最为适中的练习题.在物理练习中要重视解答题的设计与练习.

题1 在万有引力的教学内容中关于引力的解答类习题：

1.月球环绕地球运动的轨道半径为地球半径的60倍，运行周期约为27天，应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地多高时，人造地球卫星随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样？(R地=6400km)

分析月球和同步卫星都绕地球做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律列式求解即可．

解答解：月球环绕地球运动的轨道半径为地球半径的60倍，运行周期约为27天；同步卫星的周期为1天；

答：在赤道平面内离地36267km高时，人造地球卫星随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样．

题2 地球公转运行的轨道半径R1=1.49×1011m，若把地球公转周期称为1年，那么土星运行的轨道半径R2=1.43×1012m，其周期多长？

分析根据万有引力提供圆周运动的向心力，列式求圆周运动的周期与半径的关系然后求比值即可．

答：土星运行的轨道周期为29.7年．

题3 卡文迪许把他自己的实验说成是“称地球的重量”(严格地说应是“测量地球的质量”)．如果已知引力常量G、地球半径R和地球表面重力加速度g，计算地球的质量M和地球的平均密度各是多少？

分析根据地在地球表面万有引力等于重力公式先计算出地球质量，再根据密度等于质量除以体积求解．

2 计算类练习的设计与计算

物理学习中的计算题具有难度大，计算错误率高的特点.在学习中要求学生明确题目要求，运用正确的计算方法，避免计算错.

题4 例如在天体运行轨迹的计算习题中.火星(如图1所示)是太阳系中与地球最为类似的行星，人类对火星生命的研究在今年因“火星表面存在流动的液态水”的发现而取得了重要进展．若火星可视为均匀球体，火星表面的重力加速度为g火星半径为R，火星自转周期为T，万有引力常量为G．求：

图1

(1)火星的平均密度ρ．

(2)火星的同步卫星距火星表面的高度h．

分析(1)根据万有引力等于重力求出火星的质量，结合火星的体积求出火星的密度．

(2)根据万有引力提供向心力求出火星同步卫星的轨道半径，从而得出距离火星表面的高度．

(1)请判断上面的结果是否正确，并说明理由．如不正确，请给出正确的解法和结果．

(2)请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果．

分析(1)根据万有引力提供向心力，列式求解，地球半径较大，不能忽略；

(2)对月球或地球应用万有引力提供向心力，也可根据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)王跃登陆火星后，经测量发现火星上一昼夜的时间为t，如果要发射一颗火星的同步卫星，它正常运行时距离火星表面将有多远？

分析(1)求一个物理量之比，我们应该把这个物理量先表示出来，在进行之比，根据万有引力等于重力，得出重力加速度的关系，根据万有引力等于重力求出火星表面的重力加速度g′的大小；

(2)火星的同步卫星作匀速圆周运动的向心力由火星的万有引力提供，且运行周期与火星自转周期相同，据此求解即可．

题7 地球的两颗人造卫星质量之比m1∶m2=1∶2，圆周轨道半径之比r1∶r2=1∶2．

求：(1)线速度之比；

(2)角速度之比；

(3)运行周期之比；

(4)向心力之比．

分析(1)根据万有引力充当向心力，产生的效果公式可得出线速度和轨道半径的关系，可得结果；(2)根据圆周运动规律可得线速度和角速度以及半径的关系，直接利用上一小题的结论，简化过程.(3)根据圆周运动规律可得运行周期和角速度之间的关系，直接利用上一小题的结论，简化过程；(4)根据万有引力充当向心力可得向心力和质量以及半径的关系．

题8 我国月球探测计划“嫦娥工程”已经启动，科学家对月球的探索会越来越深入．

(1)若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动的轨道半径；

(2)若宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面高度为h的某处以速度v0水平抛出一个小球，小球飞出的水平距离为x．已知月球半径为R月，引力常量为G，试求出月球的质量M月．

分析(1)在地球表面重力与万有引力相等，月球绕地球圆周运动的向心力由万有引力提供，据此计算月球圆周运动的半径；

(2)根据平抛运动规律求得月球表面的重力加速度，再根据月球表面的重力与万有引力相等计算出月球的质量M．

解答(1)设地球质量为M，月球质量为M月，根据万有引力定律及向心力公式得：

①

在地球表面重力与万有引力大小相等有：

②

由①②两式可解得：月球的半径为：

(2)设月球表面处的重力加速度为g月，小球飞行时间为t，根据题意

水平方向上有：x=v0t

④

⑤

又在月球表面重力万有引力相等故有：

⑥

答：(1)月球绕地球运动的轨道半径为

高中物理练习的设计要根据学生的学习需要.抓住学习重点和难点，力求习题要有新意，重视学生的解题能力的培养，培养学生的创新能力的培养.