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高中物理学习方法(2)

15年前 [02-28 09:34 周六]

三、高考给我们的启示

(一)、重视基础知识和基本技能的落实

学科基础知识、基本技能、基本方法是分析解决问题的基础。考查考生所学相关课程基础知识、基本技能的掌握程度仍是命题重要意图,多数题目的要求是理科学生复习后可以达到的。

1.运用对比的方法

例:空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,一带电量为+q、质量为m的粒子,在P点以某一初速开始运动,初速方向在图中纸面内如图中P点箭头所示。该粒子运动到图中Q点时速度方向与P点时速度方向垂直,如图中Q点箭头所示。已知PQ间的距离为l。若保持粒子在P点时的速度不变,而将匀强磁场换成匀强电场,电场方向与纸面平行且与粒子在P点时速度方向垂直,在此电场作用下粒子也由P点运动到Q点。不计重力。求:

1)电场强度的大小。

2)两种情况中粒子由P运动到Q点所经历的时间之差。

2004年全国高考理综(物理)第24题)

分析:两次粒子都是从P点运动到Q点,但一次是在匀强磁场中运动,一次是在匀强电场中运动,运动性质、轨迹、研究方法都不相同,通过对比求解,对粒子在磁场中做匀速圆周运动和粒子在电场中做类平抛运动问题的掌握是非常有益的。

1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,以v0表示粒子在P点的初速度,R表示圆周的半径,则有   

由于粒子在Q点的速度垂直它在P点时的速度,可知粒子由P点到Q点的轨迹为1/4圆周,故有  

E表示电场强度的大小,a表示粒子在电场中加速度的大小,tE表示粒子在电场中由p点运动到Q点经过的时间,则有qE=ma 

水平方向                竖直方向   R=v0tE   

由以上各式,得    

2)因粒子在磁场中由P点运动到Q点的轨迹为1/4圆周,故运动经历的时间tE为圆周运动周期T1/4,即有   tE=T/4     

解得磁场中运动时间 电场中运动时间 

2.多侧面、多角度认识问题

例:一个小球从高处自由下落,打在一个竖直放置的轻弹簧上,忽略空气阻力,则小球压缩弹簧的过程中

1)小球的速度、加速度如何变化?

2)小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和如何变化?

3)小球的加速度最大值            (填“大于”、“小于”或“等于”)重力加速度。

分析:对小球压缩弹簧的过程,三个问题实际上是从三个不同的角度对同一运动过程进行考察。

通过对物体受力分析,由力和运动关系可知,刚接触弹簧瞬间,加速度a1=g,之后随弹力逐渐增大,加速度逐渐减小,速度逐渐增大,直到平衡位置时,加速度a2=0,速度达到最大;之后加速度方向向上且逐渐增大,速度逐渐减小,直到弹簧压缩到最短,速度减小为零,加速度a3达到最大。因此小球的速度先增大后减小;小球的加速度先减小后增大。

小球压缩弹簧的过程中,重力势能弹性势能,弹性势能逐渐增大,但它们的和不能直接确定。由于这一过程只有重力和弹簧弹力做功,机械能守恒,即动能、重力势能、弹性势能的总和一定,小球的速度先增大后减小即动能先增大后减小,因此小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和先减小后增大。

第三问是从简谐振动角度考察,简谐振动具有对称性:运动到关于平衡位置对称的两个位置时,速度大小、加速度大小相同。因此,当小球运动到平衡位置下方与小球刚接触弹簧位置对称的点时,加速度大小为g(方向向上),速度方向向下,所以弹簧压缩到最短时,加速度将大于重力加速度

(二)、注重能力素质提高

在理科综合能力测试命题指导思想中明确了三点:①以能力测试为主导②考查考生所学相关课程基础知识、基本技能的掌握程度③综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力。

1.分析问题能力

考查分析应用能力,知识并不是障碍,关键是物理判断能力。

例:在同时存在匀强电场和匀强磁场空间中取正交坐标系Oxyz(z轴正方向竖直向上),如图所示.已知电场方向沿z轴正方向,场强大小为E;磁场方向沿y轴正方向,磁感应强度的大小为B;重力加速度为g.:一质量为m、带电量为+q的从原点出发的质点能否在坐标轴(xyz)上以速度v做匀速运动?若能,mqEBvg应满足怎样的关系?若不能,说明理由。

2005年全国高考理综二(物理)第24题)

分析:本题涉及带电质点在复合场中的受力及运动中是否受力平衡的分析。关键是确定运动方向,然后在运动方向上根据受力分析是否受力平衡。

已知带电质点受到的电场力为qE,方向沿z轴正方向;质点受到的重力为mg,沿z轴的负方向。

(1)假设质点在x轴上做匀速运动,则它受的洛伦兹力必沿z轴正方向(v沿x轴正方向)或沿z轴负方向(v沿x轴负方向),要质点做匀速运动必分别有

    qvB+qE=mg   

    qE=qvB+mg   

(2)假设质点在y轴上做匀速运动,则洛伦兹力为O,必有qE=mg 

(3)假设质点在z轴上做匀速运动,则它受的洛伦兹力必平行于x轴,而电场力和重力都平行于z轴,三力的合力不可能为O,与假设矛盾,故质点不可能在z轴上做匀速运动。

2.审题能力(隐含条件、临界条件的分析)

培养独立学习能力,是课程改革的基本教育理念,考查获取信息、处理信息的能力也是选拔学生学习潜能的重要方面。

例:甲,乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏,如图所示。甲和她的冰车质量共为30kg,乙和他的冰车质量也是30kg。游戏时,甲推着一个质量为15kg的箱子,共同以2ms的速度滑行。乙以同样大小的速率迎面滑来,为避免相撞,甲突然将箱子沿冰面推给乙。箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住。若不计摩擦。甲要以多大的速度(相对于冰面)将箱子推出,才能避免与乙相撞?

分析:本题的关键是分析避免相撞的临界条件v = v乙(容易出现的错误是认为避免相撞的临界条件为v=0)。

取向右为正方向,设甲推出箱子的速度为u,对甲和箱子组成的系统水平方向动量守恒:  (M+m)v = M v + mu

对乙和箱子组成的系统水平方向动量守恒: mu M v = (M+m) v

不相撞的条件为:   v v   代入数据解得:u5.2m/s 

3.联系实际的能力

物理知识是源于生产、生活的实际和科学实验的,但由于平时的物理教学和考试中较多见的是以物理语言给出的、以理想化的过程或者现象为研究对象的题目,即“纯物理模型题”,对于如何在生产、生活、科技中的实际问题中运用物理知识缺少经验和训练。当我们用物理规律来解决实际问题时,所遇到的第一个问题就是要把实际问题转化为对应的理想实体模型或理想过程模型,就是把实际问题模型化。模型化之后,才能运用已有物理知识和规律来解决实际问题。这就是解决联系实际的物理问题的基本思路。

例:为了安全,在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离。已知某高速公路的最高限速v=120km/h。假设前方车辆突然停止,后车司机从发现这一情况,经操纵刹车,到汽车开始减速所经历的时间(即反应时间)t=0.50s。刹车时汽车受到阻力的大小f为汽车重力的0.40倍。该高速公路上汽车间的距离s至少应为多少?取重力加速度g=10m/s2

分析:题目给出的是一个实际问题的背景,需要建立起熟悉的运动模型。

在反应时间内,汽车作匀速直线运动,运动的距离 s1=vt

设刹车时汽车的加速度的大小为a,汽车的质量为m,f=ma

自刹车到停下,汽车运动的距离    

所求距离  s=s1+s2

由以上各式得 s=1.6×102m

例:下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸)。滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流的关系为B=kI,比例常量k=2.5×106T/A。已知两导轨内侧间距l=1.5cm,滑块的质量m=30g,滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速度v=3.0km/s(此过程视为匀加速运动)。(1)求发射过程中电源提供的电流强度;(2)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能,则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大?(3)若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中放在水平面上的砂箱,它嵌入砂箱的深度为s'。设砂箱质量为M,滑块质量为m,不计砂箱与水平面之间的摩擦。求滑块对砂箱平均冲击力的表达式。

2005年北京高考理综(物理)第25题)

分析:本题是导轨式电磁炮实验研究装置,解题的关键是要把实际问题转化为对应的理想过程模型,滑块沿导轨滑行过程是在安培力作用下做匀加速运动,击中水平面上的砂箱获得运动是子弹打木块模型。

1)由匀加速运动公式 a=v22s =9×105m/s2

由安培力公式和牛顿第二定律,有 F=IBlkI2lkI2lma因此  I=makl =8.5×105A

2)滑块获得的动能是电源输出能量的4%,即PΔt×4%=12 mv2

发射过程中电源供电时间Δt=va =13 ×102s

所需的电源输出功率为P=12mv2Δt×4% =1.0×109W

由功率P=IU,解得输出电压U=PI =1.2×103V

3)分别对砂箱和滑块用动能定理,有 fsM12 MV2   f'sm=12 mV212 mv2

由牛顿定律f=f'和相对运动sm=sM+s'    由动量守恒 mv=(m+M)V

联立求得fs'=Mm+M 12 mv2   故平均冲击力f=M2(m+M) v2s'

4.实验能力

实验是物理学的基础,实验过程隐含了丰富的科学思想和科学方法,包括了实验技能和处理实验问题的本领,又包括思辨性的猜想和假设,逻辑的思考和论证,准确的测量和数据分析,严密的推理和清晰的表述,成为考查学生联系实际综合运用知识的实践能力、区分中上程度学生的重要途径。

转自:http://blog.zbjy.cn/?action-viewthread-tid-16199

石宣家庭教育

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