解除学生对天体运动的困惑

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1、解除学生对天体运动的困惑造成学生在分析天体运动问题上的困惑之原因有三：　　其一，科技环境先天不足，学生感到复杂的天体运动相当神秘，缺乏、甚至没有直觉，当然他们很少有，甚至于根本没有相关的物理模型．对地球卫星、人造地球卫星、同步地球卫星等基本科技知识更是缺乏．　　其二，对天体运动的复杂性认识不足，对处理该问题的方法不能全面掌握，如近似法等，以致将万有引力定律随意套用．有些学生仅仅知道所谓地球同步卫星其运转角速度与地球自转角速度相同，而不了解只有在靠近赤道上空，同步卫星才可能在稳定的轨道上运行，并且其轨道必须与赤道同一平面． 　　对图1作分析，如果认清了F2的作用，上述的条件或

2、是运行模型，则完全可以印记了．　　于是从同步卫星的运行几何轨道分析， 　　[例1]两颗人造地球卫星分别在地球表面及离地面高为h=3R处(R为地球半径)，绕地球运行，其绕行速度分别为v1、v2，求v2是v1的几倍？　　[方法一]根据万有引力做为向心力 　　[方法二]卫星所受的引力即重力mg，式中g是h=3R处，轨道上的重力加速度．g0是地球表面处重力加速度；并有　　　上例说明，在了解了卫星运行的轨道的情况下，即可将其所受的万有引力或重力作为向心力，许多困惑便可消除．　　其三，对牛顿力学思想的延伸认识不足，这是形成困惑的重要原因．　　［例2］’90高考(全国卷)一道多项选择题：

3、假如一作圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍作圆周运动，则　　A．根据公式v=ωr，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍．　　　　　分清问题中的变量和不变量，灵活运用有关公式进行讨论，是正确解决这类问题的关键．有学生会问：卫星的轨道半径增大，线速度反而减小，那不是说卫星的半径越大越容易发射吗？这里，应将卫星的“环绕速度”和“发射速度”区分开来．事实上，卫星的轨道半径越大，其势能越大，发射过程中必须对它作更多的功，以提高发射速度．有人对卫星在运行过程中受到阻力而在半径较小的轨道上继续做圆周运动时，其线速度反而增大想不通．其实，在卫星减小其轨道半径的过程中，卫

4、星势能减小，一部分消耗在克服阻力做功之中，其余则转化成了卫星的动能．　　纵观近几年的高考试题，从了解科技进步的基点出发，试卷中植入天体运动的知识点是需要的，是符合当今教学要求的，然而解决学生在这个知识点上的困惑，我以为是势在必行的．　　建议一，没有条件的可因陋就简，充分利用如彩色挂图等配作讲解；有条件的应配以教学录像，给学生多一些感受，引起直觉，以加深印象，突破学生在该问题上的神秘感．　　建议二，不能仅仅将天体运动的力学分析视作万有引力定律的简单运用，教师应作思考过程的诱导，例如将功和能的知识在分析中适时地渗入，以保证牛顿力学思想体系的完整性.(上海市曹杨中学(200063

5、)陈保平)