高考试题中探究性物理问题的破解方法

张成清

新课标的教育理念特别强调探究性学习，进行探究性学习是一种新的学习方法，它具有开放性、探索性、实践性等特点.探究性学习是以物理知识和技能为载体，让学生经历科学探究的过程，学会科学的探究方法，培养学生科学探究精神、实践能力和创新意识，进而提高综合素质.这种教育理念在近几年的高考物理试题中也有所体现，可以看到探究性问题出现的比例逐渐增大，主要集中在数学图像和物理原理结合的合理性、实验试题的创新性、物理问题答案的不确定性和物理情景设置的复杂性等方面，有很多考生在面对这样的问题时感觉很茫然，在巨大的压力下只能选择碰运气试一试或干脆放弃，这给高考备考的考生带来很大的困惑，笔者认为这不一定是考生能力所不及，很大的原因是对这种题目解答的心理准备不足或者是破题方法有问题造成的，以下笔者根据自己的解答体会谈谈这类问题的几点破题方法.

一、利用数学图像的物理意义结合物理原理巧解物理问题

物理问题的答案很多情况下隐藏在数学图像中，只要有效利用数学图像的含义可以很方便获取正确答案.

【案例1】如图1所示，两根足够长的平行金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角为θ，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m，导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为B，金属导轨的上端与开关S、定值电阻R1和电阻箱R2相连.不计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为g，现闭合开关S，将金属棒由静止释放.

根据以上所供器材，请回答下列问题：

（1）有的同学拟将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，再计算出RV.该方案实际上不可行，其最主要的原因是 ；

（2）为了尽量准确测量RV，某同学根据所给器材的特征设计了图4所示的测量电路，请你将图5中的实验器材按照该同学设计的测量电路连成实验电路；

（3）为了使实验的结果尽可能精确，该同学在实验时通过移动滑动变阻器的滑动触头，记录了多组电压表V1、V2的读数U1、U2，并将其实验数据描述在U2-U1图像上，得到图6所示的图线，由该图线可知，待测电压表V1的内阻RV= Ω.（结果保留三位有效数字）

【分析】案例2第（1）问，按本实验中所提供的实验器材的规格，直接将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，再计算出RV，在理论上是可行的，但在实际中会存在较大的实验误差，因为这种方法不可能精确测量出通过V1的电流；第（2）问属于比较常规的实验连线问题，第（1）、（2）问答案如下.

【答案】（1）由于电流表A的内阻与待测电压表V1的内阻相差太大，因此，利用将它们串联，电流表A是不能准确测量出流过待测电压表V1，也就不可能准确测量出电压表V1的内阻RV，这种方案实际上不可行.

（2）实验电路的连线如图7所示.

【破题方法】（3）为了尽可能精确测量电压表V1的内阻RV，在实验的手段运用上，一般多采用多次测量求平均的方法，可以减小实验误差.图像描述是表达多次测量最有效的方法，可以利用图像的意义计算所需要的物理量，因此，本问题的关键点是利用物理原理找到图像上与RV有关联的破解点，再利用图像的信息获取答案.

【破题方法】第（2）问中小球A相对于槽从左侧壁运动至右侧壁所经过时间t的求解存在三种可能性，第一，推力F撤去后，小球A在槽内做匀速运动，槽B向右减速滑行，当小球A碰到槽B的右侧壁时槽B还未停下；第二，推力F撤去后，小球A在槽内做匀速运动，槽B向右减速滑行，当小球A碰到槽B的右侧壁时槽B刚好停下；第三，推力F撤去后，小球A在槽内做匀速运动，槽B向右减速滑行，当小球A碰到槽B的右侧壁时槽B早已停下.针对这三种情形，计算时间t时必须进行必要的讨论，显然，三种情形对应的时间t是不相同的，另外，到底出现哪种情况与l和d的关系有密切的联系，因此，可以从推力F撤去后，小球A在槽内运动碰到槽B的右侧壁时槽B刚好停下这一临界情况为突破口建立方程，通过计算得到答案.

【反思】本案例虽然是常见的力学综合问题，但由于条件的不确定导致解答时必须进行相关的讨论，而解答问题的出发点（也可以是破题点）是通过临界条件寻找关系，在此基础上，就可以从容得到正确答案.

四、从复杂的物理情景中抽象出理想化的物理模型解决物理问题

【反思】第一，正确理解各自的最大速度具有的特征；第二，利用两金属杆加速运动时的加速度相等建立两金属杆最大速度之间的关系，从而形成破题的方法

探究性物理问题的破题方法很多，作为备战高考的考生要在这方面逐渐积累形成自己的思路和应对方法，只有这样，才能在具有选拔性高考中立于不败之地.

（作者单位：广东番禺中学）

责任编校 李平安endprint

新课标的教育理念特别强调探究性学习，进行探究性学习是一种新的学习方法，它具有开放性、探索性、实践性等特点.探究性学习是以物理知识和技能为载体，让学生经历科学探究的过程，学会科学的探究方法，培养学生科学探究精神、实践能力和创新意识，进而提高综合素质.这种教育理念在近几年的高考物理试题中也有所体现，可以看到探究性问题出现的比例逐渐增大，主要集中在数学图像和物理原理结合的合理性、实验试题的创新性、物理问题答案的不确定性和物理情景设置的复杂性等方面，有很多考生在面对这样的问题时感觉很茫然，在巨大的压力下只能选择碰运气试一试或干脆放弃，这给高考备考的考生带来很大的困惑，笔者认为这不一定是考生能力所不及，很大的原因是对这种题目解答的心理准备不足或者是破题方法有问题造成的，以下笔者根据自己的解答体会谈谈这类问题的几点破题方法.

一、利用数学图像的物理意义结合物理原理巧解物理问题

物理问题的答案很多情况下隐藏在数学图像中，只要有效利用数学图像的含义可以很方便获取正确答案.

【案例1】如图1所示，两根足够长的平行金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角为θ，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m，导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为B，金属导轨的上端与开关S、定值电阻R1和电阻箱R2相连.不计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为g，现闭合开关S，将金属棒由静止释放.

根据以上所供器材，请回答下列问题：

（1）有的同学拟将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，再计算出RV.该方案实际上不可行，其最主要的原因是 ；

（2）为了尽量准确测量RV，某同学根据所给器材的特征设计了图4所示的测量电路，请你将图5中的实验器材按照该同学设计的测量电路连成实验电路；

（3）为了使实验的结果尽可能精确，该同学在实验时通过移动滑动变阻器的滑动触头，记录了多组电压表V1、V2的读数U1、U2，并将其实验数据描述在U2-U1图像上，得到图6所示的图线，由该图线可知，待测电压表V1的内阻RV= Ω.（结果保留三位有效数字）

【分析】案例2第（1）问，按本实验中所提供的实验器材的规格，直接将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，再计算出RV，在理论上是可行的，但在实际中会存在较大的实验误差，因为这种方法不可能精确测量出通过V1的电流；第（2）问属于比较常规的实验连线问题，第（1）、（2）问答案如下.

【答案】（1）由于电流表A的内阻与待测电压表V1的内阻相差太大，因此，利用将它们串联，电流表A是不能准确测量出流过待测电压表V1，也就不可能准确测量出电压表V1的内阻RV，这种方案实际上不可行.

（2）实验电路的连线如图7所示.

【破题方法】（3）为了尽可能精确测量电压表V1的内阻RV，在实验的手段运用上，一般多采用多次测量求平均的方法，可以减小实验误差.图像描述是表达多次测量最有效的方法，可以利用图像的意义计算所需要的物理量，因此，本问题的关键点是利用物理原理找到图像上与RV有关联的破解点，再利用图像的信息获取答案.

【破题方法】第（2）问中小球A相对于槽从左侧壁运动至右侧壁所经过时间t的求解存在三种可能性，第一，推力F撤去后，小球A在槽内做匀速运动，槽B向右减速滑行，当小球A碰到槽B的右侧壁时槽B还未停下；第二，推力F撤去后，小球A在槽内做匀速运动，槽B向右减速滑行，当小球A碰到槽B的右侧壁时槽B刚好停下；第三，推力F撤去后，小球A在槽内做匀速运动，槽B向右减速滑行，当小球A碰到槽B的右侧壁时槽B早已停下.针对这三种情形，计算时间t时必须进行必要的讨论，显然，三种情形对应的时间t是不相同的，另外，到底出现哪种情况与l和d的关系有密切的联系，因此，可以从推力F撤去后，小球A在槽内运动碰到槽B的右侧壁时槽B刚好停下这一临界情况为突破口建立方程，通过计算得到答案.

【反思】本案例虽然是常见的力学综合问题，但由于条件的不确定导致解答时必须进行相关的讨论，而解答问题的出发点（也可以是破题点）是通过临界条件寻找关系，在此基础上，就可以从容得到正确答案.

四、从复杂的物理情景中抽象出理想化的物理模型解决物理问题

【反思】第一，正确理解各自的最大速度具有的特征；第二，利用两金属杆加速运动时的加速度相等建立两金属杆最大速度之间的关系，从而形成破题的方法

探究性物理问题的破题方法很多，作为备战高考的考生要在这方面逐渐积累形成自己的思路和应对方法，只有这样，才能在具有选拔性高考中立于不败之地.

（作者单位：广东番禺中学）

责任编校 李平安endprint

新课标的教育理念特别强调探究性学习，进行探究性学习是一种新的学习方法，它具有开放性、探索性、实践性等特点.探究性学习是以物理知识和技能为载体，让学生经历科学探究的过程，学会科学的探究方法，培养学生科学探究精神、实践能力和创新意识，进而提高综合素质.这种教育理念在近几年的高考物理试题中也有所体现，可以看到探究性问题出现的比例逐渐增大，主要集中在数学图像和物理原理结合的合理性、实验试题的创新性、物理问题答案的不确定性和物理情景设置的复杂性等方面，有很多考生在面对这样的问题时感觉很茫然，在巨大的压力下只能选择碰运气试一试或干脆放弃，这给高考备考的考生带来很大的困惑，笔者认为这不一定是考生能力所不及，很大的原因是对这种题目解答的心理准备不足或者是破题方法有问题造成的，以下笔者根据自己的解答体会谈谈这类问题的几点破题方法.

一、利用数学图像的物理意义结合物理原理巧解物理问题

物理问题的答案很多情况下隐藏在数学图像中，只要有效利用数学图像的含义可以很方便获取正确答案.

【案例1】如图1所示，两根足够长的平行金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角为θ，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m，导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为B，金属导轨的上端与开关S、定值电阻R1和电阻箱R2相连.不计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为g，现闭合开关S，将金属棒由静止释放.

根据以上所供器材，请回答下列问题：

（1）有的同学拟将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，再计算出RV.该方案实际上不可行，其最主要的原因是 ；

（2）为了尽量准确测量RV，某同学根据所给器材的特征设计了图4所示的测量电路，请你将图5中的实验器材按照该同学设计的测量电路连成实验电路；

（3）为了使实验的结果尽可能精确，该同学在实验时通过移动滑动变阻器的滑动触头，记录了多组电压表V1、V2的读数U1、U2，并将其实验数据描述在U2-U1图像上，得到图6所示的图线，由该图线可知，待测电压表V1的内阻RV= Ω.（结果保留三位有效数字）

【分析】案例2第（1）问，按本实验中所提供的实验器材的规格，直接将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，再计算出RV，在理论上是可行的，但在实际中会存在较大的实验误差，因为这种方法不可能精确测量出通过V1的电流；第（2）问属于比较常规的实验连线问题，第（1）、（2）问答案如下.

【答案】（1）由于电流表A的内阻与待测电压表V1的内阻相差太大，因此，利用将它们串联，电流表A是不能准确测量出流过待测电压表V1，也就不可能准确测量出电压表V1的内阻RV，这种方案实际上不可行.

（2）实验电路的连线如图7所示.

【破题方法】（3）为了尽可能精确测量电压表V1的内阻RV，在实验的手段运用上，一般多采用多次测量求平均的方法，可以减小实验误差.图像描述是表达多次测量最有效的方法，可以利用图像的意义计算所需要的物理量，因此，本问题的关键点是利用物理原理找到图像上与RV有关联的破解点，再利用图像的信息获取答案.

【破题方法】第（2）问中小球A相对于槽从左侧壁运动至右侧壁所经过时间t的求解存在三种可能性，第一，推力F撤去后，小球A在槽内做匀速运动，槽B向右减速滑行，当小球A碰到槽B的右侧壁时槽B还未停下；第二，推力F撤去后，小球A在槽内做匀速运动，槽B向右减速滑行，当小球A碰到槽B的右侧壁时槽B刚好停下；第三，推力F撤去后，小球A在槽内做匀速运动，槽B向右减速滑行，当小球A碰到槽B的右侧壁时槽B早已停下.针对这三种情形，计算时间t时必须进行必要的讨论，显然，三种情形对应的时间t是不相同的，另外，到底出现哪种情况与l和d的关系有密切的联系，因此，可以从推力F撤去后，小球A在槽内运动碰到槽B的右侧壁时槽B刚好停下这一临界情况为突破口建立方程，通过计算得到答案.

【反思】本案例虽然是常见的力学综合问题，但由于条件的不确定导致解答时必须进行相关的讨论，而解答问题的出发点（也可以是破题点）是通过临界条件寻找关系，在此基础上，就可以从容得到正确答案.

四、从复杂的物理情景中抽象出理想化的物理模型解决物理问题

【反思】第一，正确理解各自的最大速度具有的特征；第二，利用两金属杆加速运动时的加速度相等建立两金属杆最大速度之间的关系，从而形成破题的方法

探究性物理问题的破题方法很多，作为备战高考的考生要在这方面逐渐积累形成自己的思路和应对方法，只有这样，才能在具有选拔性高考中立于不败之地.

（作者单位：广东番禺中学）

责任编校 李平安endprint