分析求解萬有引力類高考試題的思維過程

1、分析求解“萬有引力”類高考試題的思維過程分析求解“萬有引力”類高考試題的思維過程江西省南昌市教研室李友安郵編330006關(guān)鍵詞：思維過程回憶分析命題思路新課標(biāo)高考理綜I卷物理試題，近些年都有一道考查萬有引力內(nèi)容的試題，并且以選擇題的形式呈現(xiàn)。筆者選取近幾年幾個此類試題，分析考生求解此類試題的思維過程和方法，從而對今后萬有引力類高考試題命制進(jìn)行研究。例1：（2015年21題）我國發(fā)射的“嫦娥三號”登月探測器靠近月球后，先在月球表面附近的近

2、似圓軌道上繞月運(yùn)行；然后經(jīng)過一系列過程，在離月面4m高處做一次懸停（可認(rèn)為是相對于月球靜止）；最后關(guān)閉發(fā)動機(jī)，探測器自由下落。己知探測器的質(zhì)量約為1.3103kg，地球質(zhì)量約為月球的81倍，地球半徑約為月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小約為9.8ms2則此探測器A在著陸前的瞬間，速度大小約為8.9msB懸停時受到的反沖作用力約為2103NC從離開近月圓軌道到著陸這段時間內(nèi)，機(jī)械能守恒D在近月圓軌道上運(yùn)行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓

3、軌道上運(yùn)行的線速度求解該題的關(guān)鍵是由萬有引力產(chǎn)生重力得出星球表面重力加速度2RMGg?，再利用月球與地球質(zhì)量、半徑關(guān)系求出月球表面的重力加速度。即，從而可以判定B、D選項(xiàng)正確。22ms6.18.9817.3???月g但是考后我們調(diào)查學(xué)生發(fā)現(xiàn)，學(xué)生求解這道題并不是按這個思路進(jìn)行的。在平時的學(xué)習(xí)中，老師要求學(xué)生“記住”月球表面的重力加速度約為地球表面的，因而很快可得出月球表面的重力加速度，同理可以612ms6.18.961???月g很快判斷

4、出正確答案。因此求解該題的思維方式并不是具體問題具體分析，而是記憶。例2：（2011年19題）衛(wèi)星電話信號需要通地球同步衛(wèi)星傳送。如果你與同學(xué)在地面上用衛(wèi)星電話通話，則從你發(fā)出信號至對方接收到信號所需最短時解答該題時，很多學(xué)生記住了結(jié)論，可以得出g是和R2成反比2GMgR?的，選擇了選項(xiàng)D，導(dǎo)致了解答的錯誤，正確的選項(xiàng)是A。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅江西省就有54.53%考生的考生選擇了D。本題讓不求甚解、死套一些結(jié)論或數(shù)據(jù)的學(xué)生嘗到了苦果。當(dāng)前某些流

5、行的做法并不是讓學(xué)生理解和應(yīng)用上述基本原理，而是讓學(xué)生記住這一解題結(jié)論，某些教輔資料為了渲染這一解題結(jié)論的重要性，2GMgR?稱該結(jié)論為“黃金代換”公式，并用這一“黃金”公式直接套出某些死板題目的答案。這些“經(jīng)驗(yàn)”在教輔中抄來抄去，泛濫成災(zāi)。例4：（2016年17題）利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無線電通訊。目前，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的倍。假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)上

6、述目6.6的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為A.B.C.D.1h4h8h16h考生求解本題時，正確的思維過程是這樣的，首先應(yīng)用已有知識進(jìn)行推理。地球自轉(zhuǎn)周期變小，由可得，若要rTmrMmG2224??GMrT324??衛(wèi)星與地球保持同步，必須使衛(wèi)星高度相應(yīng)降低；再根據(jù)實(shí)際情景建構(gòu)物理模型，畫出示意圖如圖所示；最后利用幾何知識可求出衛(wèi)星的運(yùn)動半徑RRr260cos0??，再由開普勒第三定律可估算得。h4?T地球同步衛(wèi)星的高度是學(xué)生熟記的，但是

7、該題作了一個假設(shè)，即假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小了，而這樣的變化是考生以前沒有經(jīng)驗(yàn)的，并不能通過記憶解答。只有根據(jù)所學(xué)的有關(guān)同步衛(wèi)星的知識，對具體問題進(jìn)行具體分析，建立正確的物理模型后才可能得到正確結(jié)果，所以求解這道題的思維方式是分析和推理，而不是回憶。以上兩題讓大家看到，忽視知識的獲取過程，通過大運(yùn)動量的練習(xí)試圖把能力異化為知識，其結(jié)果容易使學(xué)生形成思維定勢致使審題粗心，不能很好的想象物理情景，從而構(gòu)成正確的物理模型。死套一些結(jié)論，不注重具