【摘 要】 本文论述了高中关于万有引力定律的学习方法，以及对于学生运用已学习的知识分析问题，解决问题能力的培养，科学思维能力的培养和题目的分析。
　　【关键词】 高中物理；万有引力定律；学习；科学思维能力；能力培养；解题

　　随着科学技术的不断发展，万有引力定律的运用越来越频繁，特别是关于宇宙方面的运用，这在高中的学习中体现的非常的明显，在高考中也是重点的考察内容，因此同学们需要注意对于万有引力定律的学习。
　　一、万有引力定律建立的物理意义
　　万有引力定律揭示自然界物体间普遍存在的一种基本相互作用规律和行星运动的本质原因。万有引力定律看似简单, 但当学生遇到复杂的新情境-- 天体问题时, 却束手无策。因此讨论关于万有引力定律的学习方法就很有必要。它对物理学、天文学的发展具有深远的影响；它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来；对科学文化发展起了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大信心，人们有能力理解天地间的各种事物。
　　二、万有引力定律在高中物理实践中的应用
　　2.1围绕两个公式和两条思路解决问题
　　公式: 开普勒第三定律a3/T2=k和万有引力定律F=GMm/R2
　　思路:（1）天体表面或附近的万有引力近似等于重力;（2）万有引力提供向心力做匀速圆周运动。
　　【例题】 2008 年9月25日至28 日我国成功实施了“神舟”七号载人航天飞行, 并实现了航天员首次出舱。飞船先沿椭圆轨道飞行, 后在远地点343千米处点火加速, 由椭圆轨道变成高度为343 千米的圆轨道, 在此圆轨道上飞船运行周期约为90 分钟。下列判断正确的是: BC。
　　A. 飞船变轨前后的机械能相等
　　B. 飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态                                    
　　C. 飞船在此椭圆轨道上运动的角速度大于 大于圆轨道的角速度                          
　　D. 飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度

　　【学生疑问1】在P点做椭圆或圆周运动有什么决定？
　　【释疑】在椭圆轨道P将做相信运动，说明此时万有引力F小于所需的向心力Fn。在圆轨道说明万有引力F 等于所需的向心力Fn。位置都在P点,F相同，所以由轨道1进入轨道2需要加速。所以变轨后机械能E2大于变轨前的E1，且同一点的加速度相等。
　　【学生疑问2】角速度面对两个图形怎么判断大小?
　　【释疑】紧扣两个公式, 虽然运动轨迹不一样, 但围绕同一个天体。利用开普勒第三定律a3/T2=k可知：ω1＞ω2
　　点评: 惯性定律和能量守衡是力学问题的根基。首先我们结合物体的运动情况进行受力分析, 抓住主要公式和思路。明确以下几点:
　　( 1) 只有圆轨道万有引力完全提供向心力。
　　( 2) 卫星的轨道半径和卫星到地心的距离不同。
　　( 3) 比较不同轨道上的物理量要注意选择不同的公式。
　　2.2万有引力定律公式中的r和匀速圆周运动公式中的r的区别和联系
　　公式G■=m■的左边是万有引力定律的表达式，其中的r指的是两个物体间的距离，右边是匀速圆周运动向心力的表达式，其中的r指的是环绕半径，意义是不同的，只是在卫星绕行星、行星绕太阳运行等题目中两者恰好数值是一样的。
　　【例题】某卫星沿椭圆轨道绕行星运行，近地点到卫星中心的距离是a,远地点到卫星中心的距离为b，若卫星在近地点的速率为va，则卫星在远地点时的速率vb为多少？
　　【错解】卫星所受地球的万有引力提供向心力，在近地点时有G■=m■，在远地点时有G■=m■，故■=■，解得vb=■va。
　　【错解剖析】上述错解误认为做椭圆运动的卫星在近地点和远地点的公式F=G■与F=■中的含意相同，实际上F=G■中的r是两质点间的距离，而F=■中r是曲率半径。
　　【正解】做椭圆运动的卫星在近地点和远地点的轨道曲率半径相同，但是它们之间的距离却不相同。设沿椭圆轨道运行卫星的曲率半径为R，则在近地点时有G■=m■，在远地点时有G■=m■，故■=■，解得vb=■va。
　　【点评】在解题时一定注意所应用公式中各个物理量的确切物理意义，以便正确的解决相关的题目。
　　2.3重力与万有引力的区别和联系
　　在地球表面上，物体受到的万有引力可以分解为两个分力，一个分力是提供地面物体随地球自转所需的向心力，但是这个分力很小，常常可以忽略不计，另一个分力就是重力。所以在地球表面上物体所受的重力略小于万有引力，计算时可以认为相等。一般情况下，我们把太空中飞船与卫星所受的万有引力等同于重力。
　　【例题】已知海王星和地球的质量比为M：m=16：1，它们的半径比为R：r=4：1，求海王星表面和地球表面的重力加速度之比。
　　【错解】设太阳的质量为M1，海王星表面的重力加速度为g1，地球表面的重力加速度为g2，则对海王星有G■=Mg1，对地球有G■=Mg2，解得g1:g2=1:16。
　　【错解剖析】出现上述错误的原因是对重力的产生原因及性质不理解，放在星球表面上的物体受到重力是因为星球对物体的万有引力产生的。
　　【正解】不同天体表面有不同的重力加速度，如果忽略由于随星球一起自转而所需的向心力，则星球表面的物体受到的重力等于星球对物体的万有引力，与太阳没有关系。对海王星有G■=m'g1，对地球有G■=m'g2，解得g1:g2=1:1。          
　　【点评】在解决问题时，理解重力与万有引力的联系——任意星体上，星体表面的物体所受的重力常常可以近似等于万有引力；这对于解题是相当重要的。
　　随着科技的不断进步，万有引力定律在科技上的应用越来越广泛，尤其是在宇宙方面的应用；因此现在关于万有引力定律的题目也大多是这方面的。由于这方面的问题跟我们的生活较远，我们对它缺乏认识；故而我们就必须注重学习策略和对于题目的分析。
　　参考文献：
　　[1]漆安慎 杜婵英 普通物理学教程.力学.第二版
　　[2]向义和. 大学物理导论[M]. 北京：清华大学出版社. 1999
　　[3]郭奕玲，沈慧君，物理学史[M].北京：清华大学出版社.2001