資優生物理學習手冊5：有心力與天體運動（簡體書）

《資優生物理學習手冊5：有心力與天體運動》詳細介紹了物體在有心力作用下的基本運動規律，詳細討論了在萬有引力即力與距離的平方成反比的有心力作用下的運動性質，對天體運動的規律進行了較為詳盡的討論，有大量的知識點或應用是在常規教學中不涉及的，如有效勢能等。這一部分內容是歷年中學生物理競賽與強基考試的必考內容之一，與大學普通物理也有相當多的關聯。

江四喜，湖北省武漢市第二中學物理正高級教師，湖北省物理特級教師，有四十多年的中學物理教學經歷，先後培養數十名學生獲得全國中學生物理競賽湖北賽區一等獎（其中二十多人入選湖北省省隊，十多人入選國家集訓隊），曾連續三屆（三年一屆）培養出國際中學生物理奧林匹克競賽與亞洲中學生物理奧林匹克競賽的金牌選手。
教學之余，作者在各類中學物理教學期刊上先後發表數十篇教學文章；獨立編寫了《物理競賽教練筆記》《高中物理經典名題精解精析》《高中物理競賽中的數學及應用》《強基計劃校考物理培訓講義》《高中物理競賽輔導教程（新大綱版）》《物理競賽解題方法漫談》《物理競賽專題精編》《奧林匹克物理一題一議》等近千萬字的教學與教輔方面的圖書。

從1984年開始，為了與國際中學生物理奧林匹克競賽（簡稱IPh0）接軌，我國開始了由高中生參加的全國中學生物理競賽（簡稱CPh0），之後每年一屆，從未間斷。這一活動為部分優秀的中學生提供了一個展示自己數理能力的平臺。幾十年來，通過這一活動，國家不僅選拔出了眾多的優秀青少年物理人才，還極大地增強了廣大中學生學習物理的興趣，激發了他們的學習潛能，提高了他們的物理素養；同時也極大地推動了中學物理基礎教學的發展，豐富了優秀中學生的學習內容，擴大了他們的知識視野。
中學生學科競賽是在中學基礎教育階段針對資優生進行的活動，參加這一活動的人數相對於整個中學生群體而言十分有限，因此，這是一個不折不扣的小眾化的活動，根本不是所謂的“全民競賽”活動。但學科競賽在中學階段的影響巨大，尤其是學科競賽的優勝者受到各名校的擇優錄取，以至於全國幾乎所有的頂級高中都在開展學科競賽培訓活動，以期應對中學學科競賽和高校的強基招生考試。
不過，目前很多中學在開展學科競賽的過程中，還存在生源不足、教練乏力、資料有限等諸多方面的障礙。但我們清楚，一所學校的生源基本上是確定的，我們需要做的工作是在現有生源的基礎上進行挖掘與培養；學科競賽教練亦可在相應的氛圍下逐步成長；而培訓過程中資料的選擇與使用，則是實施科學培訓的骨架。
於物理競賽而言，雖然市面已經有了一些系統的輔導資料，但因為資料編寫的篇幅限制，各資料對競賽內容的講解無法做到全面而深入，其系統性也滿足不了競賽所需的要求。尤其是對剛接觸競賽的中學生而言，常規教材無論是內容的覆蓋面還是要求的高度都不能滿足資優生學習的要求，更不說達到強基考試與物理競賽的要求；而若將大學物理教材直接用於競賽培訓，則又涉及中學生的學時不足，內容的針對性不強的問題。而且，中學生現階段的數學水平也難以達到運用大學普通物理知識的程度；當然，也有學校編寫了一些用於競賽培訓的校本教材，但大多內容淺顯，不成體系，難以推廣，總之，目前在中學物理競賽培訓領域還沒有一套比較理想的、全方位的輔導教材，為此，我們希望能在《全國中學生物理競賽內容提要》理論部分的框架內，編寫一整套適用於中學生物理競賽與強基培訓的教材。而基於本人的物理教學與學科競賽培訓經歷，在這一領域積累了較多的一手資料，故希望能在物理競賽資料的建設上做一點貢獻，於是以《全國中學生物理競賽內容提要》理論部分為綱要，編寫了這套《資優生物理學習手冊》，其讀者物件便是那些日常學習學有余力的、希望參加全國中學生物理競賽與雙一流高校強基考試的、優秀的中學生。
在編寫本叢書的過程中，考慮到中學生物理競賽的內容在一定程度上涉及大學普通物理的內容，我們根據《全國中學生物理競賽內容提要》的要求，對於其涉及大學普通物理的內容，在保證滿足競賽要求的前提下進行了相關處理，在最大限度地滿足中學生學習需求的同時，也最大限度地削平學習過程中可能產生的障礙，以期讓優秀的中學生在學習物理競賽內容的過程中實現中學物理與大學普通物理間的無縫對接。
每冊書均在分章節詳細講解高中常規教學內容、強基與競賽的擴充知識內容的架構下設置經典例題講析，為學生運用知識解題進行相應的指導與示範；給出針對章節內容的精選練習，為學生提供足量的練習，讓學生通過練習提高能力；還根據相關內容選擇若干專題精析，引導學生對知識進行歸類分析、延伸拓展，養成良好的學習習慣；最後提供一套測試題，便於學生進行自我檢測。
本冊為叢書的《有心力與天體運動》分冊，詳細介紹了物體在有心力作用下的基本運動規律，詳細討論了在萬有引力即力與距離的平方成反比的有心力作用下的運動性質，對天體運動的規律進行了較為詳盡的討論，有大量的知識點或應用是在常規教學中不涉及的，如有效勢能等。這一部分內容是歷年中學生物理競賽與強基考試的必考內容之一，與大學普通物理也有相當多的關聯。

第一章 有心力的基本性質
1．有心力作用下的角動量守恒與掠面速度
2．有心力作用下的平面運動
3．保守有心力作用下的有效勢能
4．軌道
5．保守有心力作用下兩體問題的簡化
6．圓軌道的條件與穩定性
7．有心運動軌道的進動與閉合
8．軌道是否趨近力心的問題
精選練習

第二章 萬有引力
1．行星的運動
2．開普勒定律
3．萬有引力定律
4．萬有引力定律的月-地驗證
5．萬有引力常量的測定
6．引力質量與慣性質量
7．物體間的引力計算
8．地球上重力的變化
9．引力場強度及其疊加原理
10．高斯定理
11．引力勢能
12．開普勒運動中的守恒量
13．萬有引力定律在天文學上的應用
14．俘獲與散射
精選練習

第三章 天體運動
1．萬有引力作用下星體運行的軌道參數
2．對開普勒雙星運動系統的修正
3．人造天體的發射與運行
4．軌道傾角
5．衛星的自動姿態穩定
精選練習

第四章 星系與宇宙
1．星系與宇宙的含義
2．宇宙中的天體與物質
3．哈勃定律
4．宇宙的膨脹與大爆炸
5．宇宙的年齡與半徑
6．宇宙的未來
精選練習
專題精析
專題一 引潮力
專題二 星際航行
《有心力與天體運動》測試
參考答案