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模型法在解决万有引力及天体运动中的应用

2016-11-22周俊义

中文信息 2016年8期
关键词:向心力

周俊义

摘 要: 根据向心力的有关表达式:如:F向 = mv2/R =mω2R= 4π2R/T2=ma向以及万有引力的表达式F万 = GMm/R2 ,通过两个模型表面模型和空间模型,来解决天体运动的问题,帮助学生理解和记忆这个难点,最终突破难点。

关键词:模型法 万有引力及天体运动 代替 向心力 表面模型和空间模型

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2016)08-0164-01

高一物理万有引力这一章,学生在学习的过程中普遍感觉较难掌握,关键是学生难以建立天体运动的物理环境,宏观的这种天体的运动离我们的实际生活比较遥远,我们无法用一个熟知的事物来代替它。实际上天体的运动是复杂而又多变的;而且天体运动的轨道事实上是个椭圆.在中学阶段我们还没有学习微积分,如果用有关椭圆的计算和微积分来解这类问题,是很困难的。在我们把天体运动的轨道近似看成圆的前提下,我们可以用建立模型的方法对这一知識点进行突破。

事实上在学习万有引力之前,我们已经学习了有关曲线运动的知识,知道了向心力的有关表达式:

如:F向 = mv2/R =mω2R= 4π2R/T2=ma向

在万有引力这章我们又学习了万有引力的表达式F万 = GMm/R2 ,而且我们已经知道天体运动的向心力是由万有引力提供的。基于以上两点我们可以建立两个模型,解决几乎所有万有引力类问题。这两个模型即:表面模型和空间模型。

一、表面模型

如以地球为例:设地球质量为M,半径为R,地球表面的重力加速度为g ,地球的自转周期为T ,频率为f, 地球表面的向心加速度为a ,环绕地球表面运行的人造卫星的线速度为V ,角速度为ω,(设人造卫星的质量为m,且可视为质点)

以上几组公式都是这一章最基本最常用的公式,对于初次接触这一问题的学生来说,记忆和应用都有一定的困难。在新课改形式下,探索一种重在培养学生思维的学习方式和思维理念,总结这样一种方法就是为了摸索如何做好这一转变。如何帮助学生减少他们在学业中的负担和压力,取的事半功倍的学习效果!采用这种模型记忆法,使学生在理解的基础上记忆下来,这又有助于以后的应用。

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