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文檔簡介

1、高考物理試題求解過程中的審題解題可以由審題、提出解題方法和思路、作答與演算、以及審視答案等四個(gè)環(huán)節(jié)組成,審題是求解物理問題的第一步工作,同時(shí)也是決定解題成敗的關(guān)鍵。解題中的審題就是通過審閱題文和題圖,理解題意,弄清題目中所涉及的物理過程,想象物理圖景,明確已知條件與所求問題間的關(guān)系等而進(jìn)行的分析與綜合的思維活動(dòng)。審題能力是一種綜合能力,它不但包括閱讀、理解、分析、綜合等多種能力,而且包含嚴(yán)肅認(rèn)真細(xì)致的態(tài)度等非智力因素。因此,培養(yǎng)和提高審題能力是提高思維能力、解決實(shí)際問題能力的重要組成部分。一、審題的三個(gè)基本環(huán)節(jié)1 把題目的表述轉(zhuǎn)化為物理情景,發(fā)掘隱含條件情境即情景和境地,物理試題往往在一定的情

2、境中立意,它總是以文字或圖形、圖象的方式將這一情境告訴學(xué)生,并且提出需要解決的物理問題。這種情境就是我們通常所說的物理情境,有時(shí)也稱為物理情景或物理圖景。求解物理問題分析情境非常重要,如果對物理情境分析不清,就不可能正確地解答物理問題。中學(xué)物理問題中常用的圖景分析有:受力圖景分析、運(yùn)動(dòng)圖景分析、能量轉(zhuǎn)化圖景分析等;因此,學(xué)生必須依據(jù)自己的想象能力,去認(rèn)清題目所描述的物理過程。例1 (江蘇省05年高考物理試題·13)A、B兩小球同時(shí)從距地面高為h=15m處的同一點(diǎn)拋出,初速度大小均為v0=10m/s。A球豎直向下拋出,B球水平拋出,空氣阻力不計(jì),重力加速度取g=10m/s2。求:(1)

3、A球經(jīng)多長時(shí)間落地?(2)A球落地時(shí),A、B兩球間的距離是多少?圖1【考試中出現(xiàn)的問題】:考生缺乏畫出運(yùn)動(dòng)過程示意圖的習(xí)慣,導(dǎo)致對物理問題的運(yùn)動(dòng)圖景不清。第(2)問“A球落地時(shí),A、B兩球間的距離是多少?”在求出B球的水平射程x豎直下落高度h后,有的考生就認(rèn)為A、B兩球間的距離是。若考生畫出如圖所示的運(yùn)動(dòng)過程示意圖(見圖1),就不會(huì)犯那種低級錯(cuò)誤?!窘獯稹浚海?)A球做豎直下拋運(yùn)動(dòng) h=v0t+gt2 將h=15m、v0=10m/s代入,可得t= 1s。 (2)B球做平拋運(yùn)動(dòng) x=v0t y=gt2 將v0=10m/s、t=1s代入,可得 x=10m y=5m 此時(shí)A球與B球的距離L為L= 將

4、x、y、h數(shù)據(jù)代入,得 L=10m例2 (江蘇省05年高考試題·16)如圖所示,固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌,間距為L,左端接有阻值為R的電阻,處在方向豎直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連,放在導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略。初始時(shí)刻,彈簧恰處于自然長度,導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度v0,在沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中,導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。RmvoLB圖2(1)求初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力。(2)若導(dǎo)體棒從初始時(shí)刻到速度第一次為零時(shí),彈簧的彈性勢能力Ep,則這一過程中安培力所做的功W1和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1分別為多少?(3)導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動(dòng),最終將

5、靜止于何處?從導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)直到最終靜止的過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少?參考答案:(1);(2);(3)。2 把物理情景轉(zhuǎn)化為具體的物理?xiàng)l件或要求COD圖3例3 如圖3所示,兩個(gè)水平放置的帶電平行金屬板的勻強(qiáng)電場中,一長為 L 的絕緣細(xì)線一端固定在 O 點(diǎn),另端栓著一個(gè)質(zhì)量為 m ,帶有一定電量的小球,小球原來靜止,當(dāng)給小球某一沖量后,它可繞 O 點(diǎn)在豎直平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若兩板間電壓增大為原來的 4 倍時(shí),求:(1)要使小球從 C 點(diǎn)開始在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng),開始至少要給小球多大沖量?(2)在運(yùn)動(dòng)過程中細(xì)線所受的最大拉力?!痉治觥浚簩Ρ绢}的物理情景不難想象:一繩系帶電小球在兩板

6、間原來的電場中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。后來兩板間電壓升高為4倍,小球仍在豎直面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)。但這兩情況下相應(yīng)的物理?xiàng)l件是不同的,必須注意正確地把它們轉(zhuǎn)化為具體的物理?xiàng)l件?!窘獯稹浚?1)設(shè)原來兩極板間電壓為U ,間距為 d ,小球電量為 q ,因小球開始能在電場中作勻速圓周運(yùn)動(dòng),故小球所受電場力向上,并且和重力相等,所以小球帶正電,且滿足 qU/d = mg當(dāng)兩板間電壓增到 4U 時(shí),設(shè)需在 C 點(diǎn)給小球的沖量為 I 才能使其在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),并且 C 點(diǎn)就是小球做圓周運(yùn)動(dòng)的等效最高點(diǎn),(即臨界點(diǎn))在等效最高點(diǎn)處小球的線速度最小,小球所受新的電場力與重力的合力恰好滿足在該處作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,此

7、時(shí)細(xì)線對小球的拉力為零(這是等效最高點(diǎn)的特點(diǎn)),即: (2)小球在最高點(diǎn) D 時(shí)就是小球做圓周運(yùn)動(dòng)的等效最低點(diǎn),小球在等效最低點(diǎn)處的線速度最大,所以細(xì)線 L 所受拉力最大,設(shè)拉力為T ,由牛頓第二定律,有: 小球C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)過程中,重力和電場力做功,根據(jù)動(dòng)能定理,有:由式得小球在等效最低點(diǎn)處的線速度 將式代入式,得 T = 18 mg 3 把物理?xiàng)l件或要求轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)條件或要求從而選擇正確的物理規(guī)律加以解決。圖4llMvo例4 如圖4所示,兩平行金屬板間有一勻強(qiáng)電場,板長為 l ,板間距離為 d ,在板右端 l處有一豎直放置的光屏 M,一帶電量為 q ,質(zhì)量為 m的質(zhì)點(diǎn)從兩板中央射入板間,最后

8、垂直打在 M 屏上,則下列結(jié)論正確的是( )A板間電場強(qiáng)度大小為 mg/q B板間電場強(qiáng)度大小為 2mg/qC質(zhì)點(diǎn)在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間跟它從板的右端運(yùn)動(dòng)到光屏的時(shí)間相等圖5甲lMvovmgMll乙voD質(zhì)點(diǎn)在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間大于它從板的右端運(yùn)動(dòng)到光屏的時(shí)間vovvovyqEmgmgvo圖6【分析】:質(zhì)點(diǎn)在勻強(qiáng)電場中僅受重力和電場力的作用,若質(zhì)點(diǎn)所受重力和電場力同向,則質(zhì)點(diǎn)飛離平行板后只受重力作用,質(zhì)點(diǎn)的速度方向與重力方向間的夾角90°,故質(zhì)點(diǎn)將作斜下拋運(yùn)動(dòng)(如圖5甲),由斜拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可知,質(zhì)點(diǎn)無論如何也不可能垂直打有光屏 M 上,所以質(zhì)點(diǎn)在勻強(qiáng)電場中的是向上偏轉(zhuǎn),質(zhì)點(diǎn)所受電場力大于重力,質(zhì)

9、點(diǎn)飛離平行板后作斜上拋運(yùn)動(dòng)(如圖5乙),當(dāng)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)處時(shí),恰好打到光屏 M 上,質(zhì)點(diǎn)在最高點(diǎn)處只有水平速度,所以質(zhì)點(diǎn)就以這一水平速度垂直打在 M 屏上,故“垂直”二字隱含著質(zhì)點(diǎn)的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài),破譯這一隱含關(guān)系是解答本問題的關(guān)鍵,“垂直”二字不僅確定了質(zhì)點(diǎn)是作斜上拋運(yùn)動(dòng),還決定了質(zhì)點(diǎn)在電場中所受電場力的大小和方向。通過上述物理情景展示,并轉(zhuǎn)化為具體的物理?xiàng)l件后,要作進(jìn)一步的分析判斷,我們可以應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的觀點(diǎn)進(jìn)行處理,從而確定了求解本題的物理規(guī)律,以便于列出數(shù)學(xué)方程判斷出結(jié)果?!窘獯稹浚河蛇\(yùn)動(dòng)的合或與分解可知,斜上拋運(yùn)動(dòng)是豎直方向上的豎直上拋運(yùn)動(dòng)和水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)

10、。由運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知:在 x 方向上:作勻速直線運(yùn)動(dòng), vx = vo在 y 方向上:在電場中 vy = at 離開電場作斜上拋后 vy = gt a = g 由牛頓第二定律,有 Eq mg = ma = mg E = 2mg /q t 電 = l / vo = t 斜 質(zhì)點(diǎn)在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間跟它從板的右端運(yùn)動(dòng)到光屏的時(shí)間相等。 BC 選項(xiàng)正確。二、審題的四個(gè)基本要領(lǐng)由上可知,審題首先要正確地展示題目所述的物理情景,因此,考生解題必須認(rèn)真解讀題目中的文字、圖表等信息,同時(shí)掌握必要的展示物理情景的策略,才有利于正確地挖掘題目隱含條件的方法,排除與求解無關(guān)的干擾因素。1正確解讀題目中的文字與圖表審題從讀

11、題開始,它包括眼看與嘴讀。眼看是前提:這是從題目中獲取信息的最直接方法,這一步一定要全面、細(xì)心。眼看時(shí)對題中關(guān)鍵性的詞語要多加思考,搞清含義,對特殊字、句、條件可以用著重符號批注;這樣有助于正確地展示題目的物理情景。嘴讀是內(nèi)化:可以小聲讀或默讀,是強(qiáng)化知識(shí)、接受題目信息的手段。這是一個(gè)物理信息內(nèi)化的過程,它能解決漏看、錯(cuò)看等問題。讀題時(shí)要克服只關(guān)注那些給出具體數(shù)據(jù)的條件,而忽視敘述性語言,特別是那些“關(guān)鍵詞語”。具體地說,主要有以下幾個(gè)方面容易失誤,必須引起考生的注意:(1)是否考慮重力在涉及電磁場的問題中常常會(huì)遇到帶電微粒是否考慮重力的問題一般帶電粒子如電子、質(zhì)子、粒子等具體說明的微觀粒子不

12、需要考慮重力;質(zhì)量較大的如帶電油滴、帶電小球等要考慮重力;有些說法含糊的題目要判斷有無重力,如帶電微粒在水平放置的帶電平行板間靜止,則重力平衡電場力,再如帶電微粒在正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),只能是洛侖茲力提供向心力,仍然是重力平衡電場力要特別當(dāng)心那些本該有重力的物體計(jì)算時(shí)忽略了重力,這在題目中一定是有說明的,要看清楚【例5】兩塊水平平行放置的導(dǎo)體板如圖所示,大量電子(質(zhì)量m、電量e)由靜止開始,經(jīng)電壓為U0的電場加速后,連續(xù)不斷地沿平行板的方向從兩板正中間射入兩板之間。當(dāng)兩板均不帶電時(shí),這些電子通過兩板之間的時(shí)間為3t0;當(dāng)在兩板間加如圖所示的周期為2t0,幅值恒為U0的周期性

13、電壓時(shí),恰好能使所有電子均從兩板間通過。問:這些電子通過兩板之間后,側(cè)向位移(沿垂直于兩板方向上的位移)的最大值和最小值分別是多少?側(cè)向位移分別為最大值和最小值的情況下,電子在剛穿出兩板之間時(shí)的動(dòng)能之比為多少?4t0t03t02t0t0U0UU0(答案:, )例1中研究的帶電粒子已經(jīng)明確是電子,雖然有質(zhì)量m,但不能考慮其重力,兩者并不矛盾,因?yàn)橹亓Ω妶隽ο啾忍×恕#?)物體是在哪個(gè)面內(nèi)運(yùn)動(dòng)物理習(xí)題通常附有圖形,圖形又只能畫在平面上,所以在看圖的時(shí)候一方面要看清圖上物體的位置,另一方面還要看清物體是在哪個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),或是在哪個(gè)三維空間運(yùn)動(dòng)。物體通常是有重力的,如果在豎直面內(nèi),這一重力不能忽略

14、,但如果是在水平面內(nèi),重力很可能與水平面的支持力抵消了,無需考慮?!纠?】如圖所示,在光滑絕緣的水平桌面上固定放置一條光滑絕緣的擋板ABCD,AB段為直線,BCD段是半徑為R的圓環(huán),設(shè)直線擋板與圓環(huán)之間用一根很短的圓弧相連整套裝置處于場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中,電場方向與圓環(huán)直徑CD平行現(xiàn)使一帶電量為+q的小球由靜止從直線擋板內(nèi)側(cè)上某點(diǎn)釋放,為使小球沿?fù)醢鍍?nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)恰能從D點(diǎn)通過。(1)求小球從釋放點(diǎn)到C點(diǎn)沿電場強(qiáng)度方向的最小距離s(2)在第(1)問求得的結(jié)果及題中所提供的已知量的前提下,你還能求得哪些定量的結(jié)果(至少一個(gè))?(答案:2.5R,在D點(diǎn)的壓力大小為6qE)例6是一個(gè)經(jīng)常被學(xué)生看錯(cuò)的問題,

15、失誤在于認(rèn)為整個(gè)裝置是在豎直面內(nèi),然后要考慮重力做功,電場力也做功,情況一下子就復(fù)雜起來,即使能夠求解,答案也肯定不符合要求。(3)物理量是向量還是標(biāo)量很多物理量具有方向性,如速度、加速度、位移、力、電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度等,對于高中階段所涉及的物理量哪些是向量,哪些是標(biāo)量一定要熟記在心,如果題目中的已知量是向量,要考慮它可能在哪些方向上,以免漏解;如果待求的物理量是向量,一定要看清是否需要說明方向。如“求解物體在某時(shí)刻的加速度”,不僅要說明加速度的大小,還要交待其方向,否則題目才解了一半;若“求解物體在某時(shí)刻的加速度的大小”,則無需說明其方向?!纠?】如圖所示,一根輕桿的一端固定一個(gè)質(zhì)量為m的

16、小球,桿可以繞固定端O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng),已知當(dāng)小球通過最高點(diǎn)A時(shí),桿對球的作用力大小恰好為mg,當(dāng)小球通過最低點(diǎn)B時(shí),桿對球的作用力大小為( )A4mgB5 mgC6 mgD7 mg(答案:BD)本題中小球通過最高點(diǎn)A時(shí),桿對球的作用力可能有兩個(gè)方向:豎直向下或豎直向上,因?yàn)轭}中沒有明示,那就必須考慮兩個(gè)方向才行,所以有兩解。(4)哪些量是已知量,哪些是未知量有時(shí)題目較長,看了一遍以后忘記了哪些是已知量,可在已知量下劃線,或在解題時(shí)先寫出已知量的代號;有些經(jīng)常用到的物理量,如質(zhì)量m、電量q或磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B,題目中并沒有給出,但由于平時(shí)做題時(shí)這些量經(jīng)常是給定的,自己常常就不自覺地把它們當(dāng)

17、作已知量了,切記千萬不能用未知量表示最后的結(jié)果,這就等于沒有做題;一些常量即使題中未給出也是可以當(dāng)作已知量的,如重力加速度g;同樣一些常量卻不能當(dāng)作是已知量,如萬有引力常量G,這一點(diǎn)在解萬有引力應(yīng)用類問題時(shí)要引起重視。上面例5中平行板的間距d是個(gè)未知量,必須通過“恰好能使所有電子均從兩板間通過”這一條件才能求解出來;例6中小球的質(zhì)量是未知的,因而在第2問中不可能求出小球的動(dòng)能、動(dòng)量等與質(zhì)量有關(guān)的物理量。(5)臨界詞與形容詞的把握要搞清題目中的臨界詞的含義,這常常是題目的一個(gè)隱含條件,常見的臨界詞如“恰好”、“足夠長”、“至少”、“至多”等等,比如恰好發(fā)生全反射,表示入射角就是臨界角。再如例5中

18、的“恰好”表示電子在豎直方向上能夠運(yùn)動(dòng)到極板處。例6中的“恰能”表示在D點(diǎn)球與環(huán)間無正壓力。要把握一些特定的形容詞的含義,如“緩慢地”、“迅速地”、“突然”、“輕輕地”等,靜力學(xué)中如物體被“緩慢地”拉到另一位置,往往表示過程中的每一步都可以認(rèn)為受力是平衡的;熱學(xué)中“緩慢”常表示等溫過程,而“迅速”常表示絕熱過程;力學(xué)中“突然”可能彈簧表示來不及形變,“輕輕地”表示物體無初速度。【例8】金屬筒內(nèi)裝有與外界溫度相同的壓縮空氣,打開筒的開關(guān),筒內(nèi)高壓空氣迅速向外溢出,待筒內(nèi)外壓強(qiáng)相等時(shí),立即關(guān)閉開關(guān)在筒外溫度不變的條件下,經(jīng)過一段足夠長的時(shí)間后再打開開關(guān),這時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象是()A筒外空氣流向筒內(nèi)B筒內(nèi)

19、空氣流向筒外C筒內(nèi)外有氣體交換,處于動(dòng)態(tài)平衡,筒內(nèi)空氣質(zhì)量不變D筒內(nèi)外無空氣交換(答案:B)例4中描述的“迅速”是筒內(nèi)氣體經(jīng)過一個(gè)絕熱過程,來不及吸熱,再經(jīng)“足夠長”的時(shí)間,是一個(gè)與外界熱交換的過程,即等容升溫的過程。(6)注意括號里的文字有些題目中會(huì)出現(xiàn)條件或要求寫在括號里的情況,括號里的文字并不是次要的,可有可無的,相反有時(shí)還顯得特別重要。如括號里常有:取g=10m/s2;不計(jì)阻力;最后結(jié)果保留兩位小數(shù)等。如上面例5中括號里給出了電子的電量和質(zhì)量,這是作為已知條件用來表示最后結(jié)果的。再如下面例9中括號里所注的“碰撞時(shí)間極短”表示碰撞時(shí)雖然外力F不為零,但仍可認(rèn)為內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力,系統(tǒng)的動(dòng)量

20、守恒,不理解這一條件,本題就無法求解。【例 9】如圖MN為一水平面,O點(diǎn)左側(cè)是粗糙的,O點(diǎn)右側(cè)是光滑的,一輕彈簧右端與墻壁固定,左端與質(zhì)量為m的小物體A相連,A靜止在O點(diǎn),彈簧處于原長狀態(tài),質(zhì)量為m的物體B在大小為F的水平恒力作用下由C從靜止開始向右運(yùn)動(dòng),已知B與EO間滑動(dòng)摩擦力大小為F/4,B運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)與A相碰(碰撞時(shí)間極短)并一起向右運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)撤去外力,已知CO4s,OD=s,求撤去外力后:彈簧的最大彈性勢能;物體B最終離O點(diǎn)的距離(答案:5Fs/2;5s)(8)抓住圖像上的關(guān)鍵點(diǎn)看到圖像要注意:圖像的橫軸、縱軸表示什么物理量;橫軸、縱軸上物理量的單位;圖線在橫軸或縱軸上的截距;坐

21、標(biāo)原點(diǎn)處是否從0開始(如測電動(dòng)勢時(shí)的UI圖電壓往往是從一個(gè)較大值開始的);圖線的形狀和發(fā)展趨勢;圖像是否具有周期性?!纠?0】已知某人心電圖記錄儀的出紙速度(紙帶移動(dòng)的速度)是2.5 cm/s,如圖所示是用此儀器記錄下的某人的心電圖(圖中每個(gè)大格的邊長0.5cm)由圖知此人的心率是次分,它的心臟每跳動(dòng)一次所需的時(shí)間是s本題中容易錯(cuò)的地方是雖然坐標(biāo)格上表述的是長度,但由于紙帶在移動(dòng),所以橫軸代表的物理量實(shí)際上還是時(shí)間,不難算出每格代表0.2s。另外看這類具有周期性的圖像,一定要從第一個(gè)脈沖看到最后一個(gè),最終求平均值,才能看出一個(gè)周期約4.1格,即0.82s,如果只看前兩個(gè),就會(huì)有誤差而得出T0.

22、8s的結(jié)論。(答案:73次;1.47W)(8)選擇題中選錯(cuò)誤的還是正確的如果不注意選擇題中選錯(cuò)誤的還是正確的,所得結(jié)論就正好相反。【例11】一人以20m/s的速度在高樓上沿豎直方向拋出一物,不計(jì)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力,當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)到與拋出點(diǎn)相距15m處時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間不可能是()A2s B. 3s C. () s D. ()s(答案:A)本題中不難算出物體在上拋時(shí)運(yùn)動(dòng)2s后速度恰好為0,位移為20m,顯然A選項(xiàng)是錯(cuò)誤的。本題還容易誤選D,實(shí)際上題目中的“沿豎直方向”有可能是豎直向上也有可能是豎直向下的。(9)區(qū)分物體的性質(zhì)和所處的位置:如物體是導(dǎo)體還是絕緣體;是輕繩、輕桿還是輕彈簧;物體是在圓環(huán)的內(nèi)側(cè)、

23、外側(cè)還是在圓管內(nèi)或是套在圓環(huán)上。如果有兩個(gè)導(dǎo)體一個(gè)帶電一個(gè)不帶電,兩導(dǎo)體接觸后電荷會(huì)重新分布,比如兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體接觸后會(huì)帶上等量的電量;而如果一個(gè)帶電體與絕緣物體接觸則無需考慮電量分配問題,如上面例6中絕緣的水平桌面和絕緣的擋板就不會(huì)傳走小球的電量。輕繩、輕桿和輕彈簧問題中要注意彈力的方向,輕繩中彈力必然沿繩的方向,輕彈簧拉伸或壓縮時(shí)可造成彈力方向有兩種可能,而輕桿上的彈力方向卻是多變的?!纠?2】如圖所示,一個(gè)小環(huán)沿豎直放置的光滑圓環(huán)形軌道做圓周運(yùn)動(dòng)小環(huán)從最高點(diǎn)A滑到最低點(diǎn)B的過程中,小環(huán)線速度大小的平方v2隨下落高度h變化的圖像可能是下列四個(gè)圖中的() A B C D (答案:AB)例

24、128中若小環(huán)在大環(huán)的內(nèi)側(cè),則在最高點(diǎn)的速度為而不能為0,這樣就只有A選項(xiàng)正確了。(10)容易看錯(cuò)的地方還有:位移還是位置?時(shí)間還是時(shí)刻?哪個(gè)物體運(yùn)動(dòng)?物體是否與彈簧連接?直徑還是半徑?粗糙還是光滑、有無電阻等等。有些問題是涉及時(shí)間的,如兩物體能否相遇,則必須同一時(shí)刻在同一位置才算相遇;在上面例9中O點(diǎn)左側(cè)是粗糙的,右側(cè)是光滑的;B與A相碰并一起向右運(yùn)動(dòng),并不代表它們粘在一起,要能夠判斷最終B與A是分開的。再如下面例13中電源內(nèi)阻不計(jì),這就使問題簡化為一個(gè)恒壓源了。【例13】 量程為3V的電壓表,其內(nèi)阻大約為3k,現(xiàn)要求測出該電壓表的內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)室可提供的器材還有:取值范圍為0.1到9999.9

25、的電阻箱R1;取值范圍為0.1到999.9的電阻箱R2;最大阻值為1000、最大電流為0.2A)滑動(dòng)變阻器R3;開路電壓約為5V、內(nèi)阻不計(jì)的電源E;開關(guān)一只,導(dǎo)線若干。在這些器材中選用需要的器材,設(shè)計(jì)一個(gè)易于操作的測量電路,要求在虛線框中畫出原理圖,并標(biāo)出所用器材的代號。簡要寫出測量步驟,并用測得的物理量寫出電壓表內(nèi)阻的計(jì)算式。 (答案:如圖,測電壓表滿偏時(shí)電阻R1的值為r1,半偏時(shí)電阻R1的值為r2,則RVr22r1)2掌握物理情境的展示策略一般來說,解題過程中只要正確認(rèn)識(shí)物理情境,就知該用哪些量描寫它,也知道這些量之間遵循的規(guī)律,自然就會(huì)處理這些問題了。因此,審題時(shí)正確地展示物理問題的情境

26、,構(gòu)建相應(yīng)的物理模型是最關(guān)鍵的一步,是審題的核心。我們說“物理問題難”,一般也出現(xiàn)在物理情景上,所以,它也是較困難的一個(gè)環(huán)節(jié)。要正確地展示題目中的物理情景,有必要掌握相關(guān)的策略。(1)作過程或狀態(tài)示意圖,將物理情境模擬化物理問題是由幾個(gè)互相關(guān)聯(lián)的物理狀態(tài)和物理過程所構(gòu)成的,而這些狀態(tài)或過程均可以用相應(yīng)的簡圖來形象表示。因此,畫物理狀態(tài)示意圖或物理過程示意圖是展示物理情境的一種最主要的手段。在應(yīng)用這兩種示意圖展示物理情境時(shí),應(yīng)注意從以下幾個(gè)方面去啟迪思維。示意圖有利于明晰問題的發(fā)展變化的脈絡(luò),要注意從中探明物理現(xiàn)象的發(fā)展方向例14 (02年上海市高考試題第8題)太陽從東邊升起,西邊落下,這是地球

27、上的自然現(xiàn)象,但在某些條件下,在緯度較高地區(qū)上空飛行的飛機(jī)上,旅客可以看到太陽從西邊升起的奇妙現(xiàn)象,這些條件是( )A 時(shí)間必須是在清晨,飛機(jī)正在由東向西飛行,飛機(jī)的速度必須較大B 時(shí)間必須是在清晨,飛機(jī)正在由西向東飛行,飛機(jī)的速度必須較大C 時(shí)間必須是在傍晚,飛機(jī)正在由東向西飛行,飛機(jī)的速度必須較大D 時(shí)間必須是在傍晚,飛機(jī)正在由西向東飛行,飛機(jī)的速度不能太大分析圖1:依題意可作出圖1,從圖中不難看出:a處是傍晚而b處是清晨。旅客要看到日出,飛機(jī)必須從B往A飛或者從C往D飛,而從C往D飛時(shí)看到的日出是從東邊升起的,飛機(jī)必須在a處由B往A飛行才能使旅客看到太陽從西邊升起,并且飛機(jī)的飛行速度要大

28、于地球表面的線速度,故而飛機(jī)速度較大,本題選C。根據(jù)通常的飛機(jī)速度不是任意大,要出現(xiàn) “西邊日出”現(xiàn)象,只有在地球的高緯度地區(qū)才能看到。很多物理問題,似乎難以想象問題的發(fā)展方向,但通過作圖恰當(dāng)?shù)乇憩F(xiàn),就可以清晰地展示問題所處的狀態(tài)及其變化的趨勢,由所作的圖卻能簡單快捷地作出準(zhǔn)確判斷,從中可見“圖”的作用。示意圖有利于準(zhǔn)確再現(xiàn)物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)空關(guān)系,要注意準(zhǔn)確對應(yīng)運(yùn)動(dòng)物體的時(shí)間與空間關(guān)系A(chǔ)Ba圖2例15 (04年全國理綜卷第25小題)一小圓盤靜止在桌布上,位于一方桌的水平桌面的中央。桌布的一邊與桌的AB邊重合,如圖2。已知盤與桌布間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 1,盤與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 2?,F(xiàn)突然以恒定加速度

29、a將桌布抽離桌面,加速度方向是水平的且垂直于AB邊。若圓盤最后未從桌面掉下,則加速度a滿足的條件是什么?(以g表示重力加速度)分析:設(shè)桌面長為l,開始時(shí),桌布、圓盤在桌面上的位置如圖3甲所示;圓盤位于桌面的中央,桌布的最左邊位于桌面的左邊處。由于桌布要從圓盤下抽出,桌布與圓盤之間必有相對滑動(dòng),圓盤在摩擦力作用下有加速度,其加速度a1應(yīng)小于桌布的加速度a,但兩者的方向是相同的。當(dāng)桌布與圓盤剛分離時(shí),圓盤與桌布的位置如圖3乙所示,圓盤向右加速運(yùn)動(dòng)的距離為x1,桌布向右加圖3速運(yùn)動(dòng)的距離為。圓盤離開桌布后,在桌面上作加速度為a2的減速運(yùn)動(dòng)直到停下,因盤未從桌面掉下,故而盤作減速運(yùn)動(dòng)直到停下所運(yùn)動(dòng)的距

30、離為x2,不能超過。通過分析并畫出圖3,余下的工作就是數(shù)學(xué)運(yùn)算了,可求得a( 1 + 2 2) 1g/ 2。本題雖然是一個(gè)大多數(shù)人都熟悉、并不難想象或理解的現(xiàn)象,但能做對的同學(xué)并不多,其中的原因之一就是不善于在分析物理過程的同時(shí)正確地作出情境示意圖,借助情境圖來找出時(shí)間和空間上的量與量之間的關(guān)系。示意圖有利于顯示物理情境的可能狀態(tài),要注意從臨界狀態(tài)前后圖形變化中找臨界條件例16 (04年全國高考物理試題廣東廣西卷·18題)如圖4所示,真空室內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=0.60T,磁場內(nèi)有一塊平面感光板ab,板面與磁場方向平行,在距ab的距離處,有一個(gè)點(diǎn)

31、狀的放射源S,它向各個(gè)方向發(fā)射粒子,粒子的速度都是,已知粒子的電荷與質(zhì)量之比,現(xiàn)只考慮在圖紙平面中運(yùn)動(dòng)的粒子,求ab上被粒子打中的區(qū)域的長度。abSl圖4圖5abyxSA1A2A3A4P1P2Ncd分析:由題設(shè)可知,從S處射出的粒子,其運(yùn)動(dòng)軌跡為一系列半徑均為,轉(zhuǎn)向相同(均為逆時(shí)針)的圓,這些圓的圓心又分布在以放射源S為圓心的、半徑與粒子軌跡半徑相同的圓周(簡稱為“軌跡圓心圓”)上。由于朝不同方向發(fā)射的粒子的圓軌跡都過S,可先考察速度沿負(fù)y方向的粒子,其軌跡圓心在x軸上的A1點(diǎn),將粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心由A1點(diǎn)開始,沿著“軌跡圓心圓”逆時(shí)針方向移動(dòng),如圖5所示。由圖可知,當(dāng)軌跡圓的圓心移至A3點(diǎn)時(shí)

32、,粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與ab相交處P2到S的距離為2R,P2即為粒子打中ab上區(qū)域的右邊最遠(yuǎn)點(diǎn)。當(dāng)粒子的軌跡的圓心由A3點(diǎn)移至A4點(diǎn)的過程中,粒子運(yùn)動(dòng)軌跡均會(huì)與ab相交,當(dāng)移到A4點(diǎn)后將不再與ab相交了,這說明圓心位于A4點(diǎn)的軌跡圓,與ab相切的P1點(diǎn)為粒子打中區(qū)域的左邊最遠(yuǎn)點(diǎn)。這樣,P1P2就是ab板上被粒子擊中區(qū)域的長度,易求得P1P2=20cm。本題通過移動(dòng)一個(gè)“軌跡圓”的方法來作可能狀態(tài)的示意圖。從A1開始移動(dòng)軌跡圓圓心,觀察該圓圓心經(jīng)A3、A4兩點(diǎn)前后圓與ab相交的變化趨勢,從中找到了ab板上被粒子擊中的區(qū)域。(2)作平面?zhèn)纫晥D,將物理情境平面化物體的運(yùn)動(dòng)總是在一個(gè)三維的空間中進(jìn)行,解決物理

33、問題就不得不面對三維空間問題,如物體受三維力系作用、運(yùn)動(dòng)過程中物體的三維空間位置變化等問題,一些同學(xué)由于空間判別能力較差,解題過程中又不將題給的三維立體圖通過“側(cè)視”、“正視”或“俯視”的方式把圖形平面化,致使將各個(gè)量的方向關(guān)系弄錯(cuò)。圖6ABDC例17 如圖6所示,兩根等長的直木棍AB和CD相互平行靠在豎直墻壁上固定不動(dòng),一根水泥圓筒從木棍的上部勻速滑下,若將兩木棍的傾角不變而將兩棍間的距離減小后固定不動(dòng),仍將水泥圓筒放在兩木棍上部,則水泥圓筒在兩木棍上將( )A仍勻速滑下 B勻加速滑下C可能靜止 D一定靜止分析:本題雖然用圖6將水泥圓筒所處的情景展示在考生面前,但這并不是一副物理情境圖,對物

34、理模型的構(gòu)建沒有多大的幫助。甲GfNG1G2乙N1N2G2圖7為了能正確地判斷物體所受各力的方向,觀察者可以站在不同角度來看圓筒,若位于木棍AB的一側(cè)看,將是圖7甲的情形,如果順著圖6中箭頭的方向看上去,將是圖7乙的情形。圖7甲中的力N即為圖7乙中的支持力N1、N2的合力,則有。當(dāng)水泥圓筒勻速滑下時(shí),由知。建立木棍的平衡模型后,保持角度不變而使兩棍的間距變小,則圖7乙中的角變小,N1、N2減小,又因,f也減小,則沿棍的斜面方向上有,可知水泥圓筒在兩木棍上將勻加速下滑,選B。圖8例18 滑板運(yùn)動(dòng)是利用汽艇牽引運(yùn)動(dòng)員在水上滑行的一種運(yùn)動(dòng)(如圖8所示),滑行時(shí)汽艇用一根直徑為6.3cm,長23m的拖

35、索拖拉,且拖索頭上裝有一根直徑為25cm28cm的木質(zhì)握把供滑水運(yùn)動(dòng)員握持。設(shè)一個(gè)體重為70kg的運(yùn)動(dòng)員,使用一個(gè)質(zhì)量為10kg下面接近平面的滑板滑水,若帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)員的汽艇以其額定功率P=21kW水平拉著運(yùn)動(dòng)員以的速度v=108km/h做勻速運(yùn)動(dòng),設(shè)在運(yùn)動(dòng)過程中汽艇受到空氣阻力和水的阻力恒為60N,人和滑板受到的各種水平阻力恒為40N,則(1)運(yùn)動(dòng)員腳下滑板與豎直方向的夾角應(yīng)為多大?(2)如果該汽艇拖著滑板和人仍以原來的速度大小開始做半徑為R=90m的勻速圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)拖索的拉力和阻力方向接近于切線方向則滑水運(yùn)動(dòng)員應(yīng)如何調(diào)整滑板與豎直方向的夾角?分析:本題求解過程中也需要觀察者站在不同方位來分析運(yùn)

36、動(dòng)員的受力與運(yùn)動(dòng)。(1)為求運(yùn)動(dòng)員腳下滑板與豎直方向的夾角,觀察者可以站在汽艇和運(yùn)動(dòng)員滑行方向的一側(cè)觀察,可作出圖9汽艇及運(yùn)動(dòng)員的受力圖(如圖9甲、乙所示),對汽艇列方程:,對運(yùn)動(dòng)員可列方程: x軸上:T=Ncos +f2 , y軸上: (M+m)g=Nsin, 由以上的式子解出角,圖9FTf1甲Txf2乙Nyx丙Ny(2) 為求解運(yùn)動(dòng)員做勻速圓周運(yùn)動(dòng)中拐彎的問題,則豎直平面受力如圖9中的丙,這時(shí)人要站在運(yùn)動(dòng)員的正前方觀察運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng),也能作出圖12丙所示的受力圖。并分別沿x軸和y軸建立方程: Ncos= (M+m)v2/R; Nsin=(M+m)g。再求出此時(shí)。不僅在力學(xué)問題求解過程中會(huì)碰到

37、這樣的三維立體情境平面化問題,在電磁學(xué)求解“磁場中滑軌上的導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)”也是如此。這種方法關(guān)鍵在于選擇好側(cè)視的角度,作出的平面視圖要有利于物體的受力分析或運(yùn)動(dòng)過程分析。(3)作數(shù)學(xué)函數(shù)圖象,將物理情境形象化作物理過程示意圖或狀態(tài)示意圖是我們展示物理情境的常規(guī)方法,但在很多情況即使作了這樣的圖形,由物理模型向數(shù)學(xué)問題的轉(zhuǎn)化仍舊難以建立,我們不妨作一作運(yùn)動(dòng)物體的位移時(shí)間(st)和速度時(shí)間(vt)圖象,也可以其它的一些物理量間的函數(shù)關(guān)系圖象,通過另一個(gè)角度將物理情境形象化,從這些圖象中尋找量與量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式,建立方程求解。例19(04年全國高考物理試題廣東廣西卷·9題)一雜技演員,用一只

38、手拋球。他每隔0.40s拋出一球,接到球便立即把球拋出。已知除拋、接球的時(shí)刻外,空中總有四個(gè)球,將球的運(yùn)動(dòng)看作是豎直方向的運(yùn)動(dòng),球到達(dá)的最大高度是(高度從拋球點(diǎn)算起,取) ( )A 1.6m B 2.4m C3.2m D4.0m圖10分析:本題應(yīng)用豎直上拋的規(guī)律列式求解較為繁鎖,如果作出小球運(yùn)動(dòng)的的st圖象進(jìn)行解答,將更快捷方便,如圖10所示為小球豎直上拋運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間圖象,圖中橫坐標(biāo)標(biāo)明的0、1、2、3、分別表示每隔0.4s拋出一個(gè)小球,并且總有四個(gè)小球在空中。由圖可知,每個(gè)球在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為,則球上升的最大高度為,代入數(shù)據(jù)求得H=3.2m。圖11ABC例20 (04年全國理綜卷第25小題

39、,19分)如圖11所示,在一光滑的水平面上有兩塊相同的木板B和C。重物(A視質(zhì)點(diǎn))位于B的右端,A、B、C的質(zhì)量相等?,F(xiàn)A和B以同一速度滑向靜止的C,B與C發(fā)生正碰。碰后B和C粘在一起運(yùn)動(dòng),A在C上滑行,A與C有摩擦力。已知A滑到C的右端面未掉下。試問:從B、C發(fā)生正碰到A剛移動(dòng)到C右端期間,C所走過的距離是C板長度的多少倍?2vo /3vo/2vovtOtB、CAQPR圖12分析:B、C發(fā)生正碰時(shí),由于AB之間的摩擦力遠(yuǎn)小于BC間碰撞的內(nèi)力,B、C的總動(dòng)量守恒,易用得出碰后兩者共同速度,而A的速度仍為vo不變。此后,A在摩擦力作用下向右作勻減速運(yùn)動(dòng),BC在摩擦力作用下共同向右作勻加速運(yùn)動(dòng),A

40、運(yùn)動(dòng)到C的右端時(shí),三者達(dá)一共同速度(可由動(dòng)量守恒求得),作出三物體在BC相碰后的速度圖象如圖12所示,要求從B、C發(fā)生正碰到A剛移動(dòng)到C右端期間,C所走過的距離是C板長度的多少倍?根據(jù)速度圖線與時(shí)間軸圍成的面積所表達(dá)的物理意義,實(shí)際上就是求圖12的中四邊形面積是的多少倍?依圖可以很快地求出這一比值是7:3。物理圖像能夠非常直觀、形象地傳達(dá)各種信息,在分析問題、解決問題的過程中能起到非常大的作用,因此,在平常的學(xué)習(xí)過程中,應(yīng)當(dāng)注意養(yǎng)成 “審題畫圖” 的良好習(xí)慣。(4)運(yùn)用類比等效,將物理情境熟悉化、簡單化近幾年高考中以當(dāng)今社會(huì)熱點(diǎn)和最新科技動(dòng)態(tài)為立意背景的命題逐年增加,這類題在題干中給出解題所需

41、的新知識(shí)、新情景、新方法等信息,要求學(xué)生通過閱讀、理解、思考和發(fā)現(xiàn)從中篩選出相關(guān)的信息,把實(shí)際問題抽象為物理過程,鏈接所學(xué)知識(shí),進(jìn)而遷移、創(chuàng)造,建立物理模型,然后應(yīng)用題中的相關(guān)信息去解決問題。正因?yàn)榍榫承路f,甚至是陌生,使得學(xué)生在正確地展示其中的物理情境時(shí)感到十分困難,不妨通過聯(lián)想,運(yùn)用類比、等效的方法,將題目涉及的新情景轉(zhuǎn)化為大家熟悉的簡單的物理情境。例21 (99上海市高考試題)天文觀察表明,幾乎所有遠(yuǎn)處的恒星(或星系)都在以各自的速度背離我們運(yùn)動(dòng),離我們越遠(yuǎn)的星體,背離我們的速度(稱為退行速度)越大;也就是說,宇宙在膨脹,不同星體的退行速度v和它們離我們的距離r成正比,即v=Hr,式中H

42、為一常量,稱為哈勃常數(shù),已由天文觀察測定。為解釋上述現(xiàn)象,有人提出一種理論,認(rèn)為宇宙是從一個(gè)大爆炸的火球開始形成的。假設(shè)大爆炸后各星球都以不同的速度向外勻速運(yùn)動(dòng),并設(shè)想我們就位于其中心,則速度越大的星體現(xiàn)在離我們越遠(yuǎn),這一結(jié)果與上述天文觀測一致。由上述理論和天文觀測結(jié)果,可估算宇宙年齡T,其計(jì)算式為T=_。 根據(jù)近期觀測,哈勃常數(shù)H=3×102m/s·光年,其中光年是光在一年中行進(jìn)的距離,由此估算出宇宙的年齡約為 年。分析:本題以“宇宙膨脹”為背景立意命題,考查學(xué)生的閱讀理解和構(gòu)建物理模型的能力。雖然“宇宙膨脹”的最新科技情境對考生來說,具有新穎、陌生的特征。有相當(dāng)一部分同

43、學(xué)得到一錯(cuò)誤的答案2/H。詢問其原因,學(xué)生是這樣想的,由v=Hr可知物體走得越遠(yuǎn),速度越大,星體從中心向外運(yùn)動(dòng)的速度隨它與中心的距離增大而均勻增大,所以。如果在構(gòu)建物理模型時(shí),善于運(yùn)用類比的方法將“星體的退行”類比成“所有物體都勻速地遠(yuǎn)離某點(diǎn),且離該點(diǎn)越遠(yuǎn)的物體,運(yùn)動(dòng)速度越大” ,在理解上就不會(huì)將“星體的退行速度v和它們離我們的距離r成正比”理解為同一星體的速度隨距離變化的規(guī)律,并且物體勻速運(yùn)動(dòng)的情境也是大多數(shù)同學(xué)所熟悉的,很容易得到,從而求出宇宙年齡,代入數(shù)據(jù)得:。例22 原子在不停地做熱運(yùn)動(dòng),為了能高精度地研究孤立原子的性質(zhì),必須使他們幾乎靜止下來并能在一個(gè)小的空間區(qū)域停留一段時(shí)間。例如:

44、納米技術(shù)中需要移動(dòng)或修補(bǔ)分子??茖W(xué)家已發(fā)明了一種稱為“激光致冷”的技術(shù),其原理如下:在一個(gè)真空室內(nèi),一束非常準(zhǔn)直的Na23原子束(通過樣品在1000K高溫下蒸發(fā)而獲得,原子做熱運(yùn)動(dòng)的速度近似為v0=1000m/s),受一束激光的正面照射,如圖13所示。設(shè)原子處在基態(tài),運(yùn)動(dòng)方向與激光光的運(yùn)動(dòng)方向相反。選好激光的頻率使光子能量E等于鈉原子第一激發(fā)態(tài)與基態(tài)間的能量差,原子就能吸收它而發(fā)生躍遷,躍遷后原子的速度變?yōu)関1,隨后該原子發(fā)射光子并回到基態(tài)。設(shè)所發(fā)射光子的運(yùn)動(dòng)方向與速度的方向總是相同,此時(shí)原子的速度為v2,接著重復(fù)上述過程,直到原子的速度減小到零。鈉原子1000m/s激光圖13(1)吸收與發(fā)射

45、光子的總次數(shù)為多少?(2)原子停留在激發(fā)態(tài)上的時(shí)間稱為原子在這種狀態(tài)下的壽命,大小約108s,忽略每次吸收與發(fā)射光子的時(shí)間,按上述方式,原子初速度減小到零,共需要多長時(shí)間?該時(shí)間內(nèi)原子總共走過的路程約為多少?(E=3.36×1019J,鈉原子的質(zhì)量m=3.84×1026kg,阿伏伽德羅常數(shù)N=6.0×1023mol1,光速c=3.0×108m/s)cvo圖14分析:本以“激光致冷”為背景立意命題,旨在考查學(xué)生閱讀理解、捕獲信息的能力,構(gòu)建物理模型的能力,以及靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力等。解決本題關(guān)鍵在于運(yùn)用類比的方法,將“原子的吸收與發(fā)射光子的過

46、程”類比為“一輛小車以速度vo向右運(yùn)動(dòng),在車前方將一只小球以速度c向左水平地扔到車上,車速減小到v1;接著車上的人又以速度c把小球水平向右扔出,車速減小到v2的過程”,如圖14所示,將物理情境轉(zhuǎn)化為大家熟悉的情境,這樣所求的問題的就非常簡單了。在此基礎(chǔ)上,再運(yùn)用光子質(zhì)量、動(dòng)量和能量之間的關(guān)系有及動(dòng)量守恒等知識(shí)面來求解。本題答案:(1)n =3.4×104s;(2)L=0.085m。不僅在新科技的信息題中可以運(yùn)用這種方法進(jìn)行情境展示,象在處理重力場和電場并存的空間中物體的運(yùn)動(dòng)問題時(shí),我們也可以運(yùn)用類比或等效的方法,將問題轉(zhuǎn)化為單純的重力場情境中的運(yùn)動(dòng)問題來處理。3靈活挖掘題目中的隱含條

47、件物理問題 “難”,還在于物理?xiàng)l件比較隱蔽。很大一部分物理問題中的條件并不明確給出,而是隱含在文字?jǐn)⑹龌蛘呤菆D象之中,把這些隱含條件挖掘出來,常常是解題的關(guān)鍵所在。對題目中隱含條件的挖掘,需要與物理情境、物理狀態(tài)、時(shí)間與空間、變化過程及變化過程中的多種情況、突變拐點(diǎn)等等。要順利挖掘隱含條件,必須認(rèn)真審題,在確定研究對象、建立物理模型、分析狀態(tài)、物理過程等各個(gè)過程中,都要仔細(xì)思考,除了明確給出的條件以外,是否還隱含更多的條件,這樣才能準(zhǔn)確地理解題意,順利求解?,F(xiàn)將幾種常見的隱含條件的情況舉例分析如下:(1) 從物理概念中挖掘隱含條件由物理概念的內(nèi)涵中找出隱蔽條件。物理概念是解題的依據(jù)之一,不少物

48、理題的部分條件隱含在相關(guān)的概念中,于是可以從分析概念中去挖掘隱含條件,尋求解題方法。例23 勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向與豎直方向的夾角為,在磁場中有一個(gè)總電阻為R。每邊長為L的正方形金屬框abcd,其中ab邊的質(zhì)量為m,其它邊的質(zhì)量均不計(jì),cd邊串一交流電流表,并裝有固定的水平軸。現(xiàn)將金屬框從水平面位置無初速度釋放,如圖所示,若不計(jì)一切摩擦,金屬框經(jīng)時(shí)間t剛好到達(dá)豎直面位置。davBabcdBA(1)在圖中標(biāo)出ab邊到達(dá)最低位置時(shí)感應(yīng)電流的方向;(2)求在時(shí)間t內(nèi)流過電流表的電荷量;分析:因?yàn)榻饘倏蛴伤矫嫖恢棉D(zhuǎn)到豎直面位置的過程中,ab邊切割磁感線的速度不斷變化,故而框內(nèi)產(chǎn)生的電流為變化

49、電流,在求通過的電量時(shí)必須應(yīng)用電流的平均值,計(jì)算電流的平均值時(shí)要注意從“磁通量的變化”這一概念的理解中挖掘隱含條件。(1)由右手定則可判斷出,當(dāng)金屬框轉(zhuǎn)至豎直面位置時(shí)感應(yīng)電流方向是由a到b。(2)時(shí)間t內(nèi)流過交流電表的電荷量為: 而由得:(2) 從物理模型的理想化條件中挖掘隱含條件物理模型的基本形式有“對象模型”和“過程模型”?!皩ο竽P汀笔菍?shí)際物體在某種條件下的近似與抽象,如質(zhì)點(diǎn)、理想氣體、理想電表等;“過程模型”是理想化了的物理現(xiàn)象或過程,如勻速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)、豎直上拋運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、簡諧運(yùn)動(dòng)等。有些題目所設(shè)物理模型是不清晰的,不宜直接處理,但只要抓住問題的主要因素,

50、忽略次要因素,恰當(dāng)?shù)膶?fù)雜的對象或過程向隱含的理想化模型轉(zhuǎn)化,就能使問題得以解決。例24 (1999年高考全國卷)一跳水運(yùn)動(dòng)員從離水面10m高的平臺(tái)上向上躍起,舉雙臂直體離開臺(tái)面,此時(shí)其重心位于從手到腳全長的中點(diǎn),躍起后重心升高0.45m達(dá)到最高點(diǎn),落水時(shí)身體豎直,手先入水(在此過程中運(yùn)動(dòng)員水平方向的運(yùn)動(dòng)忽略不計(jì))從離開跳臺(tái)到手觸水面,他可用于完成空中動(dòng)作的時(shí)間是_s。(計(jì)算時(shí),可以把運(yùn)動(dòng)員看作全部質(zhì)量集中在重心的一個(gè)質(zhì)點(diǎn),g取10m/s2,結(jié)果保留二位數(shù))解析:運(yùn)動(dòng)員的跳水過程是一個(gè)很復(fù)雜的過程,主要是豎直方向的上下運(yùn)動(dòng),但也有水平方向的運(yùn)動(dòng),更有運(yùn)動(dòng)員做的各種動(dòng)作。構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型,應(yīng)抓主要因

51、素?,F(xiàn)在要討論的是運(yùn)動(dòng)員在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,這個(gè)時(shí)間從根本上講與運(yùn)動(dòng)員所作的各種動(dòng)作以及水平運(yùn)動(dòng)無關(guān),應(yīng)由豎直運(yùn)動(dòng)決定,因此忽略運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作,把運(yùn)動(dòng)員當(dāng)成一個(gè)質(zhì)點(diǎn),同時(shí)忽略他的水平運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然,這兩點(diǎn)題目都作了說明,所以一定程度上“建模”的要求已經(jīng)有所降低,但我們應(yīng)該理解這樣處理的原因。這樣,我們把問題提煉成了質(zhì)點(diǎn)作豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物理模型。在定性地把握住物理模型之后,應(yīng)把這個(gè)模型細(xì)化,使之更清晰??僧嫵鋈鐖D所示的示意圖。由圖6可知,運(yùn)動(dòng)員作豎直上拋運(yùn)動(dòng),上升高度h,即題中的0.45m;從最高點(diǎn)下降到手觸到水面,下降的高度為H,由圖中H、h、10m三者的關(guān)系可知H=10.45m。由于初速未知,所以應(yīng)

52、分段處理該運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)員躍起上升的時(shí)間為:s從最高點(diǎn)下落至手觸水面,所需的時(shí)間為:s10hhH圖所以運(yùn)動(dòng)員在空中用于完成動(dòng)作的時(shí)間約為:=1.7s例25 如圖所示為推行節(jié)水灌溉工程中使用的轉(zhuǎn)動(dòng)式噴水龍頭的示意圖?!褒堫^”離地面高h(yuǎn) m,將水水平噴出,其噴灌半徑為10h m,每分鐘可噴水m kg,所用的水從地面以下H m深的井里抽取。設(shè)所用水泵(含電動(dòng)機(jī))的效率為,不計(jì)空氣阻力。求:水從龍頭中噴出時(shí)的速度v0 水泵每分鐘對水做的功W 帶動(dòng)該水泵的電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P。解析:(1)將水的運(yùn)動(dòng)抽象成平拋運(yùn)動(dòng)模型,平拋所用時(shí)間為t= 水平初速度為v= (2)1min內(nèi)噴出水的動(dòng)能為 Ek=mv2=25m

53、gh水泵提水,1min內(nèi)水所獲得的重力勢能為 Ep=mg(H+h)1min內(nèi)水泵對水所做功為 W=Ek+Ep=mg(H+26h)(3)帶動(dòng)水泵的電動(dòng)機(jī)的最小輸出功率等于水泵輸入功率P=例26 如圖所示,在真空中速度v =6.4×107 m/s的電子束連續(xù)地射入兩平行極板之間,極板長度L=8.0×10-2 m,間距d =0.50×10-2 m,兩極板上加50 Hz的交流電壓U=U0sint,如果所加電壓的最大值U0超過某一值Uc時(shí),將開始出現(xiàn)以下現(xiàn)象:電子束有時(shí)能通過兩極板,有時(shí)間斷不能通過,求Uc的大小.(me=9.0×10-31 kg,e=1.6

54、15;10-19 C)命題意圖:考查挖掘理想化條件構(gòu)建物理模型的能力。錯(cuò)解分析:沒有通過分析解得電子束通過極板的時(shí)間,并與電壓周期比較,挖掘t<<T的條件,將電場理想化處理,使問題求解更為復(fù)雜、易錯(cuò)。解題方法與技巧:該題既有物體本身理想化,又有所處條件的理想化。(1)首先,電子可被理想化為點(diǎn)電荷;(2)從“兩極板不帶電時(shí),電子束將沿兩極板之間中線通過”可知:電子束間相互作用可忽略,電子重力可忽略;(3)由于電子通過極板時(shí)間為:t=1.2×10-9 s, 而交流電周期:T= s=10-2 s可見t<<T,因此,電子通過極板區(qū)的正弦交變電場在t時(shí)間內(nèi)可理想化為勻強(qiáng)

55、電場.(這是一個(gè)隱含條件,也是解題關(guān)鍵)則有:t= 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式:=at2 由牛頓第二定律:F=ma a= 聯(lián)立可得:Uc=91 V(3)從題給的物理現(xiàn)象中挖掘隱含條件題設(shè)的條件中必然反映若干物理現(xiàn)象,這些現(xiàn)象本身就包含了解題所需的已知條件。深刻領(lǐng)會(huì)物理現(xiàn)象的含義、產(chǎn)生原因和條件是獲取已知條件的關(guān)鍵。如:“宇航員在運(yùn)行的宇宙飛船中”示意宇航員處于失重狀態(tài),“通迅衛(wèi)星”示意衛(wèi)星運(yùn)行角速度或周期與地球的相同,即同步,“導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)”示意物體是等勢體,內(nèi)部場強(qiáng)為零例27 (2003年江蘇)當(dāng)物體從高空下落時(shí),空氣阻力隨速度的增大而增大,因此經(jīng)過一段距離后將勻速下落,這個(gè)速度稱為此物體下落的穩(wěn)態(tài)速

56、度。已知球形物體速度不大時(shí)所受的空氣阻力正比于速度v,且正比于球半徑r,即阻力f=krv,k是比例系數(shù)。對于常溫下的空氣,比例系數(shù)k=3.4×10-4Ns/m2。已知水的密度kg/m3,重力加速度為m/s2。求半徑r=0.10mm的球形雨滴在無風(fēng)情況下的穩(wěn)態(tài)速度。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析:雨滴下落時(shí)受兩個(gè)力作用:重力,方向向下;空氣阻力,方向向上。當(dāng)雨滴達(dá)到穩(wěn)態(tài)速度后,加速度為0,二力平衡,用m表示雨滴質(zhì)量,有mg-krv=0,求得,v=1.2m/s。點(diǎn)評:此題的關(guān)鍵就是雨滴達(dá)到“穩(wěn)態(tài)速度”時(shí),處于平衡狀態(tài)。找到此條件,題目就可以迎刃而解了。例28 如圖所示是一個(gè)可以用來測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的裝置,其上部是一根粗細(xì)均勻截面積為S的細(xì)管子,下部是一個(gè)截面積為正方形(邊長為L)的容器,其底部與大氣相通,該容器左右兩壁為導(dǎo)體,其他各面是絕緣的。容器內(nèi)有一個(gè)正方形的金屬活塞,其邊長也為L,可在金屬容器內(nèi)無摩擦滑動(dòng),活塞下方有一輕質(zhì)彈簧支撐著,彈簧

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