在物理教學(xué)中滲透物理競賽知識的重要性.doc

在物理教學(xué)中滲透物理競賽知識的重要性高三物理組 范高峰一、高考原題呈現(xiàn)1、（2007全國）碰撞的恢復(fù)系數(shù)的定義為e=，其中v10和v20分別是碰撞前兩物體的速度，v1和v2分別是碰撞前兩物體的速度。彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)e=1。非彈性碰撞的e1，某同學(xué)借用驗證動量守恒定律的實驗裝置（如圖所示）驗證彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)是否為1，實驗中使用半徑相等的鋼質(zhì)小球1和2，（它們之間的碰撞可近似視為彈性碰撞），且小球1的質(zhì)量大于小球2的質(zhì)量。實驗步驟如下：安裝實驗裝置，做好測量前的準(zhǔn)備，并記下重垂線所指的位置O。第一步，不放小球2，讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下，并落在地面上。重復(fù)多次，用盡可能小的圓把小球的所有落點圈在里面，其圓心就是小球落點的平均位置。第二步，把小球2放在斜槽前端邊緣處的C點，計小球1從A點由靜止?jié)L下，使它們碰撞，重復(fù)多次，并使用與第一步同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點的平均位置。第三步，用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置離O點的距離，即線段OM、OP、ON的長度。在上述實驗中，P點是 的平均位置。M點是 的平均位置。N點是 的平均位置。請寫出本實驗的原理_。寫出用測量量表示的的恢復(fù)系數(shù)的表達(dá)式_。三個落地點距O點的距離OM、OP、ON與實驗所用的小球質(zhì)量是否有關(guān)？_2、（2009安徽）2008年12月，天文學(xué)家們通過觀測的數(shù)據(jù)確認(rèn)了銀河系中央的黑洞“人馬座A*”的質(zhì)量與太陽質(zhì)量的倍數(shù)關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，有一星體S2繞人馬座A*做橢圓運動，其軌道半長軸為9.50102天文單位（地球公轉(zhuǎn)軌道的半徑為一個天文單位），人馬座A*就處在該橢圓的一個焦點上。觀測得到S2星的運行周期為15.2年。(1) 若將S2星的運行軌道視為半徑r=9.50102天文單位的圓軌道，試估算人馬座A*的質(zhì)量MA是太陽質(zhì)量Ms的多少倍(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)；(2) 黑洞的第二宇宙速度極大，處于黑洞表面的粒子即使以光速運動，其具有的動能也不足以克服黑洞對它的引力束縛。由于引力的作用，黑洞表面處質(zhì)量為m的粒子具有勢能為Ep=-G(設(shè)粒子在離黑洞無限遠(yuǎn)處的勢能為零)，式中M、R分別表示黑洞的質(zhì)量和半徑。已知引力常量G=6.710-11Nm2/kg2，光速c=3.0108m/s，太陽質(zhì)量Ms=2.01030kg，太陽半徑Rs=7.0108m，不考慮相對論效應(yīng)，利用上問結(jié)果，在經(jīng)典力學(xué)范圍內(nèi)求人馬座A*的半徑RA與太陽半徑之比應(yīng)小于多少（結(jié)果按四舍五入保留整數(shù)）3、（2011安徽）一般的曲線運動可以分成很多小段，每小段都可以看成圓周運動的一部分，即把整條曲線用一系列不同半徑的小圓弧來代替。如圖（a）所示，曲線上的A點的曲率圓定義為：通過A點和曲線上緊鄰A點兩側(cè)的兩點作一圓，在極限情況下，這個圓就叫做A點的曲率圓，其半徑叫做A點的曲率半徑?，F(xiàn)將一物體沿與水平面成角的方向已速度0拋出，如圖（b）所示。則在其軌跡最高點p處的曲率半徑是A. B.C. D.4、（2012全國）假設(shè)地球是一半徑為R、質(zhì)量分布均勻的球體。一礦井深度為d。已知質(zhì)量分布均勻的球殼對殼內(nèi)物體的引力為零。礦井底部和地面處的重力加速度大小之比為A. B. C. D. 二、物理競賽中模型的對比1、第一道高考題當(dāng)中所用到的碰撞中的恢復(fù)系數(shù)源自競賽教程中碰撞這一節(jié)。在這一節(jié)，有這樣一段類似的描述：為了區(qū)別碰撞的性質(zhì)，可以引入恢復(fù)系數(shù)牛頓定義碰后分離速度（2-1 ）與碰前接近速度（20-10）的比值為恢復(fù)系數(shù)，即e=。當(dāng)=0，碰撞為完全非彈性；當(dāng)0，碰撞為非彈性；當(dāng)=，碰撞為彈性。2、第二道高考題當(dāng)中所用到的引力勢能源自競賽教程中天體運動這一節(jié)。在這一節(jié)中有這樣一段表述：一個質(zhì)量均勻分布的球體M，半徑R，對放置在距離球心r處（rR）的質(zhì)量為m的質(zhì)點，相互作用引力勢能為Ep=-GMm/R3、第三道高考題當(dāng)中所用到的曲率半徑源自天體運動這一節(jié)。在解釋行星橢圓軌道運動的向心力來源時，給出了曲率半徑的定義：在曲線上某一點找到一個和它內(nèi)切的半徑最大的圓，這個圓的半徑就定義為曲率半徑。橢圓曲率半徑等于2mn/(m+n)cos,m,n分別為兩焦距,為入射角4、第四道高考題當(dāng)中所用到的球殼引力源自天體運動這一節(jié)。在這一節(jié)有這樣的描述：一個質(zhì)量分布均勻的球殼層物質(zhì)，總質(zhì)量M，半徑R，對放置在離球心距離為r出的質(zhì)量為m的質(zhì)點的萬有引力為： 0 (rR) F=GMm/r2 (rR)即質(zhì)量分布均勻的球殼對殼內(nèi)物體的引力為零，對于球殼外的物體，球殼質(zhì)量好像全部集中在球心一樣。三、物理教學(xué)中滲透競賽知識的重要性高考物理命題組專家在解讀高考物理題來源時，就提到了物理競賽模型，而從最近幾年高考中的物理試題來分析，我們可以看到競賽當(dāng)中的物理模型，在高考中出現(xiàn)的頻率非常大。而這些物理模型在高考中出現(xiàn)時，一般是以信息給與題的形式出現(xiàn)，回避了這些模型的本源，偏向于考查學(xué)生的讀取信息的能力。在高考理綜考試時，時間一直都是學(xué)生很難把握的，很多學(xué)生都沒有時間順利把試卷讀完，更別說這樣的信息給予題。這就使得物理教師在正常教學(xué)過程中，滲透競賽知識顯得尤為重要。當(dāng)然，每一所學(xué)校，每一個班級，能有精力和興趣去弄懂競賽知識的同學(xué)是非常有限