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万有引力定律用于新颖情境下的教学探究

2020-07-20山东邵光明

高中数理化 2020年6期
关键词:空腔定律黑洞

◇ 山东 邵光明

万有引力定律是高中物理的重点知识,试题题型灵活多变.近年来,高考命题中万有引力定律的考查常和新颖情境结合起来,不少学生不知如何下手,失分严重.针对这一情况,本文重点讨论如何应用万有引力定律解答新颖情境习题,给实际教学工作提供参考.

1 小试牛刀,提升自信

高考命题中,部分习题会“新瓶装旧酒”.一些学生未能成功解答的原因在于被习题的“新外表”干扰.为避免这一情况的发生,增强学生的解题自信,教师在教学中应注重给予学生鼓励,使其树立必胜的信心,并结合问题与学生一起分析习题“新”在何处以及如何使用“旧”知识解答.

例12019年4月10日,世界首张黑洞照片发布,使人们认识到黑洞是真实存在的.研究表明,黑洞成立条件为其中c 为光速.已知地球公转周期为365天,日地距离为1.5×1011m,c 和g 分别取3×108m·s-1、10m·s-2.假设太阳为黑洞,则其半径约为( ).

A.0.03m B.3m C.30m D.3000m

分析该题情境看似较为新颖,但使用的知识仍是旧知识,因此,学生解答该题应树立必胜的信念.解题中,学生应注重应用题干中给出的公式,联系所学的万有引力变形公式进行分析.

解由题干可知设地球的质量为m,由万有引力定律得到

联立各式并代入已知数据,不难得出R ≈3×103m,故选项D 正确.

2 提升难度,深化理解

教学中应用万有引力定律解答新颖情境习题时学生要认清自己,不能盲目自信,尤其不能“轻敌”.教师在课堂教学中可选择一些难度较大的习题要求学生作答,在拓展其视野的同时,深化其对物理知识的理解,即应用万有引力定律解题时,既要切实打牢基础,不能好高骛远,又要注重认真审题,吃透题意,如此才能保证在解题中得到满分.

例2根据地球表面重力加速度的变化知识可进行矿藏勘探.如图1所示,假设P 点下岩石分布均匀,密度为ρ,天然气密度较小可不考虑.在P 点检测发现重力加速度为kg(k<1),假设P 点下存在一储存天然气的球形空腔,球心到地面的距离为d,引力常量为G,则该空腔的体积大小为.

图1

分析该题目重点考查学生对万有引力的理解,具有一定难度.根据所学可知,地球表面的重力加速度是因万有引力产生的.解答该题时需要运用假设法对比P 点下有无空腔的重力变化,再灵活运用万有引力知识作答.

解根据题干描述可知空腔填满和未填满时,物体在P 点受到的重力是不同的.假设空腔填满时,质量为m 的物体在P 点受到的重力为mg,而实际上物体受到的重力为kmg,因此,空腔填满前后导致(1-k)mg 引力的变化.由万有引力定律可知(1-k)mg=而M=ρV,两式联立解得

3 注重拓展,增强技能

高中物理中有关万有引力定律应用的习题情境较多,为使学生能够以不变应万变,授课中应注重拓展,更好地提高其解题技能.一方面,教师要注重典型好题的积累,定期组织学生开展相关的拓展训练,使学生尽可能见到更多的好题.另一方面,教师要鼓励学生做好解题思路与方法的总结,明确解题的关键点,使其遇到问题能及时找到突破口.

4 结语

万有引力定律内容并不难理解,但是变形公式较多,适宜应用的情境灵活多变.为使学生掌握应用万有引力定律分析新颖情境问题的能力,提高其解题的灵活性,教师在授课中应结合具体习题的解答,提高其自信,而后逐步提高习题难度,深化其对万有引力定律的理解.同时,教师还应注重优选习题,积极开展拓展训练活动,使学生积累更多的解题经验与技巧.

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