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万有引力计算(中等), SPM 物理

万有引力的中等计算集。每次都用同一套方法,并写出每一行过程。

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解题思路

这些需要变形或两步,通常要先求出一个量,再求所问的量。

方法

  1. 带单位列出已知。
  2. 选公式并针对未知量变形。
  3. 每一行都带单位代入。
  4. 按正确的有效数字取舍。

解题示例

Newton's universal law of gravitation
F = G m₁m₂ / r²
两质量 m₁ = 5 kg 与 m₂ = 10 kg 相距 r = 2 m(G = 6.67 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻²)。 F = G m₁m₂ / r² = (6.67 × 10⁻¹¹ × 5 × 10) / 2² = 8.34 × 10⁻¹⁰ N。
Gravitational acceleration (field strength)
g = GM / r²
地球:M = 6.0 × 10²⁴ kg,r = 6.4 × 10⁶ m(G = 6.67 × 10⁻¹¹)。 g = GM / r² = (6.67 × 10⁻¹¹ × 6.0 × 10²⁴) / (6.4 × 10⁶)² = 9.77 m s⁻²。
Kepler's third law
T² ∝ r³ (T²/r³ = constant)
行星 A 在半径 r₁ 处周期 T₁ = 1 年;行星 B 在 r₂ = 4r₁ 处绕行。 T₂² / r₂³ = T₁² / r₁³ → T₂² = T₁² (r₂/r₁)³ = 1² × 4³ = 64,故 T₂ = 8 年。
Orbital velocity of a satellite
v = √(GM / r)
一卫星以 r = 7.0 × 10⁶ m 绕地球(M = 6.0 × 10²⁴ kg)运行(G = 6.67 × 10⁻¹¹)。 v = √(GM / r) = √((6.67 × 10⁻¹¹ × 6.0 × 10²⁴) / 7.0 × 10⁶) = 7.56 × 10³ m s⁻¹。

失分之处

漏写单位、过早取舍,以及只写最终答案(在试卷二会丢步骤分)。

练习

用你自己的数字试做上面每个公式,写出每一行。遇到卡住的,带到一对一课程来解决。

万有引力计算所用的公式

这些中等题用到万有引力的 4 条关系式。考试不提供,须记住每一条,代入前先写出带单位的符号:

  • F = G m₁m₂ / r²,Newton's universal law of gravitation
  • g = GM / r²,Gravitational acceleration (field strength)
  • T² ∝ r³ (T²/r³ = constant),Kepler's third law
  • v = √(GM / r),Orbital velocity of a satellite

逐行带单位的解题示例

使用 T² ∝ r³ (T²/r³ = constant)

行星 A 在半径 r₁ 处周期 T₁ = 1 年;行星 B 在 r₂ = 4r₁ 处绕行。
T₂² / r₂³ = T₁² / r₁³ → T₂² = T₁² (r₂/r₁)³ = 1² × 4³ = 64,故 T₂ = 8 年。

得分点与常见错误

在试卷二,计算分逐行给出:公式、带单位代入、带单位与合理有效数字的最终答案。注意此陷阱:周期取平方、半径取立方。

比较两轨道时用比例式 T₁²/r₁³ = T₂²/r₂³;两边单位须一致。对于中等题,要预期一次变形和一次单位换算。

来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)

作者 spmphysics.com.my 编辑团队.· 更新于 2026年9月5日

常见问题

考试会给公式吗?
不会。SPM 物理公式需要记住。
这些计算会提供公式表吗?
不会。SPM 物理(4531)不提供公式表,须记住每条公式并逐行写单位。
中等难度是什么意思?
中等题通常需要一次变形和一次单位换算。
老师能批改我的过程吗?
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