基于学科素养角度的万有引力与航天的教学思考

黄河

摘   要：地球上的物体随地球一起绕地轴作圆周运动与卫星绕地球作圆周运动，这两类圆周运动中涉及到的万有引力、向心力、重力的关系是一个难点，地球在第一类圆周运动中是一个非惯性参考系，在后一类圆周运动中是惯性参考系。借助平抛运动证明第一宇宙速度是最小发射速度，运用了抽象与联想的科学思维，将平抛运动与圆周运动这两种模型联系起来，培养学生的科学思维能力。

关键词：学科素养;万有引力与航天;运动与相互作用观

“万有引力与航天”是高中物理课程中的一个重要组成部分，是圆周运动知识的延伸，仍属于“运动与相互作用观”的物理核心观念的教学。对于培养学生的科学思维、人文思维方法，提高学生的学科素养有着十分重要的作用。但是不少教师在一些问题的处理上将其与“运动与相互作用观”有意无意地割裂开来，只强调近似处理的方法，无形之中增加了学生学习的难度，也没有体现出培养学生科学思维、人文思维方法的过程。

本文将针对其中两个比较典型的问题展开讨论，将“运动与相互作用观”的物理核心观念融入到“万有引力与航天”的教学过程中。合理运用科学思维方法，有效整合平抛运动、圆周运动、万有引力与航天的相关知识。

1  问题一：两类典型圆周运动中涉及到的万有引力、向心力、重力的关系

1.1  该问题的实际教学现状

图1和图2是天体运动中涉及到的两类圆周运动。传统的教学思路是教师直接给出结论：图1所示的圆周运动中万有引力产生了两个力的作用效果——向心力和重力，所以万有引力是向心力和重力的矢量和;图2所示的圆周运动中万有引力等于向心力。……