核心素养视域下高中物理探究性教学实践——以“引力势能”的定义及应用为例

1研究背景“重力势能”是人教版高中物理必修二第八章“机械能守恒定律”第二节的内容,在本节中,通过研究重力做功对重力势能做了定量研究,得到了重力势能的表达式.在第七章“万有引力与宇宙航行”中重点讨论了万有引力的发现及其应用,而对与万有引力相关的引力势能及三个宇宙速度的研究则相对较少.

密度均匀球壳的引力与引力势能

计算了密度均匀球壳内、中、外的引力场分布和引力势能 。

基于引力势能模型的旅游城市饭店空间布局研究——以桂林主城区为例

文章借助于汉森的引力势能模型,对桂林主城区饭店的空间布局进行研究。研究表明,随着等级的提高,星级饭店的旅游景区综合出游能力大致逐步提高,其中四星级饭店不符,合总体规律;非星级饭店、三星级饭店和五星级饭店拥有较高的旅游景区综合引力势能,而二星级饭店和四星级饭店拥有较低的旅游景区综合引力势能。

引力势能与太阳温度

根据引力理论和维里定理 。

质点与均质球的万有引力势能表式

给出了质点与均质球的万有引力势能表式 ,进而对该势能的不同表式进行了比较和分析 .

对范德瓦耳斯气体引力势能的一种谬论的深入分析

对范德瓦耳斯气体引力势能理解中的一种错误进行深入分析,根据统计的思想,用两种方法证明了范氏气体摩尔引力势能的表达式,并指出它的适用条件是短程弱引力分子气体;通过对比范氏固体和范氏气体引力势能的计算过程,揭示了谬论的错误所在;从概率论的角度分析了膨胀时气体引力势能变化量有别于固体的根本原因。

巧用椭圆轨道推导引力势能公式

引力势能公式的推导在物理思想上通常是利用引力做功等于引力势能变化的负值得出．由于引力是变力，在计算引力做功时，在数学方法上通常是用积分运算．在高中将其作为拓展内容给学生介绍时，一般是将物体的位移分成许多小段，将每一小段的引力看成“恒力”，将每一小段“恒力”做的功求和得出引力做的总功，这在本质上还是积分运算．

谈谈对引力势能的认识

文章通过对引力势能的讨论澄清了某些教科书上对引力势能的模糊认识以达到全面正确地理解引力势能的目的.

中学物理万有引力势能部分中外教材的比较研究

针对中学物理教学中，万有引力势能的在内容上对英、美西方国家的教材存在的不同点，作出初步的比较研究．从学生的认知难易程度和教育的功效两个方面分析英、美教材内容中的可借鉴处．

引力势能聚类算法

总结密度聚类算法存在的共性问题,即聚类之前的参数设定困难,据此提出密度聚类算法的改进目标。模拟万有引力势能的物理模型,结合核密度估计的概念,构建引力势能影响函数与引力势能密度函数,从而创造引力势能聚类算法,该算法能够克服聚类算法中的参数设定困难。详细介绍了该算法的基本原理、参数设定、聚类评判依据,算法步骤,并通过实际应用案例展示该算法在聚类分析和异常分析中的作用。

引力势能及其相关的几个问题

对引力势能的概念进行简要阐释,详细分析引力势能和重力势能的区别与联系.同时,还对与引力势能有关的高考考点给出个案分析.

浅析引力势能与重力势能——由太空中星体引力推导

大家都知道,一个质量为m的物体(视为质点)处于高出地面h位置时,所具有的重力势能Ep(重)=mgh,这表明重力势能与物体所在位置的高度成正比;然而,根据万有引力定律,导出物体处于地球的引力场中,所具有的引力势能为Ep(引)=-G(mM/r),这表明引力势能绝对值与物体对地心的距离r成反比。同时还可以看到,物体重力势能恒为正量,而引力势能恒为负量。因而必然会想到:在忽略地球自转影响的情况下,(本文以下所述均如此),重力是万有引力之一。

浅析引力势能与重力势能——由太空中星体引力推导

大家都知道,一个质量为m的物体(视为质点)处于高出地面h位置时,所具有的重力势能Ep(重)=mgh,这表明重力势能与物体所在位置的高度成正比;然而,根据万有引力定律,导出物体处于地球的引力场中,所具有的引力势能为Ep(引)=-G(mM/r),这表明引力势能绝对值与物体对地心的距离r成反比。同时还可以看到,物体重力势能恒为正量,而引力势能恒为负量。因而必然会想到:在忽略地球自转影响的情况下,(本文以下所述均如此),重力是万有引力之一。

恒星在形成过程中释放的引力势能

在计算恒星的引力势能以及形成时标的时候,如果采用均匀球模型,会产生较大误差,因为恒星的密度从中心到表面差异非常大。我们采用Eggleton’s恒星演化程序构建了6种不同金属丰度、30种不同质量的零龄主序恒星模型。Eggleton’s恒星演化程序把恒星分成199个均匀同心壳层。我们推导出了恒星每个壳层的引力势能的精确表达式,精确地算出了恒星的引力势能;进而算出了恒星的引力势能系数和形成时标。我们算出的恒星引力势能系数和形成时标与前人的数据是一致的,我们的计算结果与年轻星团的观测图景也是相符合的。

基于引力势能的教学探讨

在中学物理教学中,对重力势能一直沿用Ep=h,但是这个表达式仅适用于地球表面附近的物体.对更大空间范围内,引力势能表达式应该用:Ep=-GMn/r.该公式在天体计算中应用广泛,对点电荷的电势、电势能的理解很有帮助.

万有引力与重力及其势能的联系与区别

本文将重点讨论有关万有引力与重力的两方面问题：一是澄清万有引力与重力的区别与联系，二是讨论引力势能与重力势能形式不同的物理原因，并从数学上严格给出这两种势能表现形式的内在一致性．

重力势能和引力势能在地表附近一致吗

物体重力势能的表达式mgh，学生学习后很容易推导和记忆。但在进行竞赛辅导后，知道引力势能的表达式为-G Mm/r，其中r是物体到地心的距离，M是地球质量，m是物体质量。爱思考、好质疑的学生会想到：mgh的适用范围是地面附近，-G Mm/r的适用范围是从地面到无穷远，共同区域是地面附近，那么，在地面附近两种表达式是否一致？本文就想给爱思考、好质疑的学生一个满意的解答，在地面附近两种表达式是一致的。

重力势能与引力势能

大家都知道,一个质量为m的物体(视为质点)处于高出地面h位置时,所具有的重力势能Ep(重)=mgh,这表明重力势能与物体所在位置的高度成正比;然而,根据万有引力定律,导出物体处于地球的引力场中,所具有的引力势能为Ep(引)=-G(mM/r),这表明引力势能绝对值与物体对地心的距离r成反比。同时还可以看到,物体重力势能恒为正量,而引力势能恒为负量。因而必然会想到:在忽略地球自转影响的情况下,(本文以下所述均如此)。

Q:正物质与反物质湮灭后,它们的其他能量如引力势能哪去了?

A:根据量子场论,当一个粒子和自身的反粒子相遇,就会有一定的概率湮灭并以光子等形式释放出能量。但在量子场论中我们一般是不考虑万有引力的,而是将时空背景默认为是曲率为零的平直的闵可夫斯基空间(Minkowski space)。虽然物理学家们暂时还没有一个完整的量子引力理论,但我们可以利用广义相对论来理解这些湮灭过程所释放的能量的引力效应。

不规则形状小行星引力环境建模及球谐系数求取方法

在实施小行星探测任务之前,需要对不规则形状小行星的引力场有一个清楚的认识,以便于进行环绕或着陆小行星的轨道设计。文章提出了一种小行星引力场建模及球谐系数的求取方法。首先,由多面体模型方法重构出小行星外部的引力环境并以此作为虚拟观测量。在此基础上,根据球谐系数与引力势能间的关系,通过求解超定线性方程组得到小行星引力场的各阶次球谐系数。与传统的将小行星近似成三轴椭球体进而计算球谐系数的方法相比,该方法可大幅度提高引力场建模的精度。通过与由NEAR探测器轨道数据解算的Eros433小行星的球谐系数比较表明,其最大误差不超过6%。计算表明,该方法可以为小行星探测任务发射前的轨道设计提供更为精确的数据。