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    注重物理過程 培養(yǎng)學科素養(yǎng)*
    ——2018年高考全國Ⅱ卷理綜·物理選擇題選析

    2019-01-22 11:36:56尹明德
    物理通報 2019年2期
    關鍵詞:電勢選項雞蛋

    尹明德

    (秦安縣一中 甘肅 天水 741600)

    2018年高考已經(jīng)落幕,仔細琢磨Ⅱ卷物理選擇題,其重點考查6個方面:規(guī)律運用和邏輯判斷、生活事例及物理解釋、新背景蘊含的基礎知識、物理過程和數(shù)形比較、綜合分析及數(shù)學運算能力.試題有利于以物理觀念、物理思維、科學探究、科學態(tài)度為核心素養(yǎng)的課程改革,有利于物理教師順學科特點之勢而為.現(xiàn)把幾個題的解析過程及折射出的問題撰寫成文,旨在啟迪物理教與學.

    1 規(guī)律先行 邏輯隨后

    物理定律、定理、定則是物理概念聯(lián)系的橋梁,是物理現(xiàn)象的本質(zhì)反映,是物理教學的核心內(nèi)容,是培養(yǎng)學生用物理觀念去分析解決問題的依托,高考題能直接或間接考查它,必在情理之中.

    【例1】(2018年高考全國Ⅱ卷理綜第14題)如圖1所示,某同學用繩子拉動木箱,使它從靜止開始沿粗糙水平路面運動至具有某一速度.木箱獲得的動能一定( )

    A.小于拉力所做的功

    B.等于拉力所做的功

    C.等于克服摩擦力所做的功

    D.大于克服摩擦力所做的功

    圖1 例1題圖

    解析:分析受力、畫出受力圖和過程圖如圖2所示,觀察選項并結合題干“動能”一詞,易想到用“動能定理”來列式.因拉力F做正功、動摩擦力f做負功(物體克服動摩擦力做功)、重力G和支持力N不做功,即WF-Wf=Ek-0,易知Ek

    圖2 例1題受力分析圖

    因N+Fsinθ=mg,顯然當Fsinθ=mg時,N=0,Wf=μNx=0;這時選項B,D也正確.可見,Ek和WF的大小關系存在Ek>WF,Ek

    2 生活事例 物理解釋

    物理現(xiàn)象存在于我們的身邊,用物理知識去分析生活現(xiàn)象,不僅可以培養(yǎng)學生的學科興趣,還可以培養(yǎng)學生從生活中提取物理問題的能力,使學生在質(zhì)疑中活學活用物理知識.

    【例2】(2018年高考全國Ⅱ卷理綜第15題)高空墜物極易對行人造成傷害.若一個50 g的雞蛋從一居民樓的25層墜下,與地面的碰撞時間約為2 ms,則該雞蛋對地面產(chǎn)生的沖擊力約為( )

    A.10 N B.102N

    C.103N D.104N

    解析:本題以新聞報道中的現(xiàn)實安全問題為題材,要求以雞蛋為研究對象,首先要會抽象物理模型:

    (1)把雞蛋視為質(zhì)點(其最大線度遠小于下落距離),忽略空氣阻力;

    (3)與地面碰撞的2 ms內(nèi),速度由v減小為零(破碎).

    其次要有一定的生活常識:

    (1)雞蛋從手里掉到地上都會破碎,何況高空!

    (2)居民樓每層樓高(2.60~3.40 m),考慮估算方便取3.20 m;

    (3)第1層樓高度是指“1樓地平~2樓地平”間的距離,則25層樓的總高度為h=25×3.20 m=80.00 m;

    (4)取重力加速度為g=10 m/s2,求出v=40 m/s;

    (5)雞蛋與地面作用過程中,受重力mg,地面的彈力N,因涉及力、時間及運動狀態(tài)改變,故選用“動量定理”來解題,取向下方向為正方向,由

    (mg-N)Δt=0-mv

    0.5+103≈103N

    選項C正確.

    可見雞蛋與地面作用過程中,竟然產(chǎn)生100 kg的力!自身重力可忽略不計.請思考:如果雞蛋與地面的作用時間為0.2 s呢?

    3 背景新穎 旨在基礎

    隨著現(xiàn)代科學技術的進步和我國科學家的發(fā)奮圖強,使“千里眼、順風耳”的幻想成為現(xiàn)實,物理教學中適時插入我國現(xiàn)代科學成就和科學家的故事,對培養(yǎng)學生的科學態(tài)度、科學精神和民族自豪感大有裨益.

    【例3】(2018年高考全國Ⅱ卷理綜第16題)2018年2月,我國500 m口徑射電望遠鏡(天眼)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318+0253”,其自轉周期T=5.19 ms.假設星體為質(zhì)量均勻分布的球體,已知萬有引力常量為6.67×10-11N·m2/kg2.以周期T穩(wěn)定自轉的星體的密度最小值約為( )

    A.5×109kg/m3B.5×1012kg/m3

    C.5×1015kg/m3D.5×1018kg/m3

    代入密度公式有

    選項C正確.

    4 注重過程 數(shù)形比較

    物理過程是物理問題按照分析需要的簡化過程,常要隨著“時空的先后順序”在思維上進行抽象、分析和綜合,在數(shù)和形上進行綜合比較,這對培養(yǎng)學生嚴謹、仔細、認真、鉆研的科學態(tài)度和學科內(nèi)綜合素養(yǎng)是必不可少的.

    圖3 例4題圖

    解析:在圖3中,把線框標記為abcd,取圖4中a0b0c0d0為t=0位置,則向左勻速運動至a1b1c1d1位置的時刻為

    圖4 金屬框勻速運動位置示意圖

    圖5 運動過程中線框產(chǎn)生的感應電動勢

    5 物理分析 代數(shù)運算

    用物理概念、物理規(guī)律、物理方法審視物理問題后,常要把物理問題化簡為數(shù)學問題,用解方程組、二次函數(shù)、不等式、數(shù)列、導數(shù)等數(shù)學方法使問題迎刃而解.

    圖6 例5題圖

    解析:由直線電流的右手安培定則知,L1在a,b兩點產(chǎn)生“×”的B1;L2在a點產(chǎn)生“×”的B2,在b點產(chǎn)生“·”的B2;設垂直紙面向外的“·”為正,根據(jù)同一直線的矢量運算法則

    對a點有

    對b點有

    聯(lián)立解方程組得

    可見,選項A,C正確.

    6 推導論證 融會貫通

    在學習物理時,首先要明白概念本身的意義,其次要弄清概念之間的聯(lián)系規(guī)律,這種規(guī)律要么根據(jù)實驗來探究,要么根據(jù)理論推導來尋求.只知道利用現(xiàn)成結論,或代入某個公式的“死學”,或所有類型試題都要講到的“死教”,則創(chuàng)新能力將成為空談.

    【例6】(2018年高考全國Ⅱ卷理綜第21題)如圖7所示,同一平面內(nèi)的a,b,c,d4點處于勻強電場中,電場方向與此平面平行,M為a,c連線的中點,N為b,d連線的中點.一電荷量為q(q>0)的粒子從a點移動到b點,其電勢能減小W1;若該粒子從c點移動到d點,其電勢能減小W2.下列說法正確的是( )

    A.此勻強電場的場強方向一定與a,b兩點連線平行

    D.若W1=W2,則a,M兩點之間的電勢差一定等于b,N兩點之間的電勢差

    圖7 例6題圖

    解析:如圖8所示,在勻強電場中,a,b,c,d4點構成矩形,若l1是長度,l2是寬度,則電勢差Uad=Ubc=El1cosθ,Uab=Udc=El2sinθ,即平行等長處電勢差才相等;

    若e點是ad邊的中點,則Uae=Ued或φa-φe=φe-φd

    圖8 例6題分析圖

    電場線與等勢線垂直,且指向電勢降落的方向;由Wab=qUab知正電荷從高電勢運動至低電勢,電場力做正功,電勢能減小.根據(jù)這些基礎知識,顯然有a點電勢高于b點,c點電勢高于d點,滿足

    即M點電勢一定高于N點電勢.

    本題選項A因無法確定等勢線而不能確定場強方向,選項C也因無法確定c,d兩點沿場強方向的距離而不能確定.對選項B由

    WMN=q(φM-φN)=

    知是正確的.對選項D,若W1=W2,則

    φa-φb=φc-φd

    移項得

    φa-φc=φb-φd

    Uac=Ubd

    UaM=UbN

    選項D正確.

    綜合上述試題的特征分析及求解可見,在物理課堂教學中,不僅要重視物理概念和規(guī)律的建立過程,還要重視用物理觀念去抽象或解釋生產(chǎn)、生活和科技中的物理問題.“習題”教學絕非為了培養(yǎng)解題高手,而是服務于理解核心知識,掌握解決問題的思維方式和方法.做實驗(或作實驗題)是為了讓學生正確使用器材、弄清實驗原理、培養(yǎng)動手、質(zhì)疑、分析和探究能力.

    面對選拔性高考,要摒棄“題?!毖菥殻鹬貙W科特點和學生的心理認知規(guī)律,要讓物理課堂放出重基礎、重過程、重實驗、重思維、重弄通、重反思的光芒,要讓“典型例題”“生活中的物理”“高科技中的物理”產(chǎn)生培養(yǎng)學科探究能力的效益.

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