山西 石有山
为2016高考腾飞插上翅膀
山西 石有山
揭秘审题要点,规范解题步骤。
计算题历来是高考压轴题,拉分题,试题综合性强,难度大,数学运算要求高,再加上考场紧张的氛围和有限的时间,使得很多考生根本做不到冷静清晰地去分析,更谈不上快速准确地得到答案。要想成功破解大题难题首先要明晰它的本质,其实,所有的大题难题,看似繁杂凌乱,很难理出头绪,其实就是一些基本知识和方法的“叠加”而已,本文从一道力学试题和电学试题谈解题技巧。
力学综合试题往往呈现出研究对象的多体性、物理过程的复杂性、已知条件的隐含性、问题讨论的多样性、数学方法的技巧性和一题多解的灵活性等特点,能力要求较高。具体问题中可能涉及单个物体单一运动过程,也可能涉及多个物体,多个运动过程,在知识的考查上可能涉及运动学、动力学、功能关系等多个规律的综合运用。
【例1】(2016·云南高考适应性月考)如图1甲所示,已知足够长的传送带与水平面夹角θ=15°,质量m=1kg的小物体以v0=2m/s的速度从P点沿传送带滑入,物体滑入瞬间,传送带以加速度a无初速度逆时针加速运动,a-t图象如图1乙所示,物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.1,试分析5s内小物体加速度的大小并求5s内小物体相对于传送带的位移大小(g=10m/s2,sin 15°=0.26,cos 15°=0.96)。
图1
【审题】第一,题中给出什么?利用a-t图象给出传送带在各个时段的加速度情况,给出物体与传送带的动摩擦因数、物体的质量,传送带的倾角;
第二,题中要求什么?求5s内小物体加速度的大小和5s内小物体相对于传送带的位移大小;
第三,题中隐含什么?4s内有物块和传送带速度相等的时刻,是物块加速度变化的一个转折点;
第四,题中考查什么?考查分段运动,相对运动;
第五,规律是什么?运动学公式,牛顿第二定律。
设经过时间t1,小物体与传送带有共同速度v v=v0+a1t1=at1
t1=2s,v=5.28m/s
0~2s内小物体和传送带的位移分别为
相对位移Δx1=x物1-x传1=2m
2~4s内,小物体受到向下的静摩擦力和传送带处于相对静止状态,无相对位移,小物体加速度a2=a=2.64m/s2,4s末,物体和传送带具有共同速度v1
v1=v+a2t2=10.56m/s
设t3为4~5s内,物体和传送带发生相对滑动
小物体的加速度
小物体和传送带的位移分别为
相对位移Δx2=x传2-x物2=0.22m
相对位移Δx=Δx1-Δx2=1.78m
【方法总结】对于力学综合题,首先要建立起运动模型,解决该类习题要画运动学草图如图2所示(v-t图象),其次要抓住连接点的速度,当运动性质发生变化时,第一段的末速度即为第二段的初速度。本题也可用图象法解题,相对位移发生在0~2s和4~5s内,即为这两段时间内两个速度-时间图象所围面积之差。
图2
粒子运动型计算题大致有两类,一是粒子依次进入不同的有界场区,二是粒子进入复合场区。近年来高考重点为对粒子进行受力分析和运动情况分析,考查周期、半径、轨迹、速度、临界值,经常结合能量守恒和功能关系进行综合考查。
【例2】(2016·福州高三适应性练习)如图所示,平面直角坐标系第一象限存在竖直向上的匀强电场,距离原点O为3a处有一个竖直放置的荧光屏,荧光屏与x轴相交于Q点,且纵贯第一、四象限。一个顶角等于30°的直角三角形区域内存在垂直平面向里的匀强磁场,三角形区域的一条直角边ML与y轴重合,且ML、MN被x轴平分。已知ML的长度为6a,磁感应强度为B,电子束以相同的速度v0从OL区间垂直y轴和磁场方向射入直角三角形区域。从y=-2a射入磁场的电子运动轨迹恰好经过原点O,假设第一象限的电场强度大小为E=Bv0,试求:
图3
(1)电子的比荷;
(2)电子束从+y轴上射入电场的纵坐标范围;
(3)从磁场中垂直于y轴射入电场的电子打到荧光屏上距Q点的最远距离。
【审题】第一,题中给出什么?题中已知电场、磁场的分布特点及从y=-2a射入磁场的电子运动轨迹恰好经过原点O;
第二,题中要求什么?有三问,一个比荷、一个范围、一个极值;
第三,题中隐含什么?电子能进入电场中,且离O点上方最远,电子在磁场中运动圆轨迹恰好与边MN相切;
第四,题中考查什么?考查带电粒子在磁场、电场中的运动,画出运动草图、特别是边界轨迹;
第五,规律是什么?圆周运动规律和平抛运动规律。
【解析】(1)由题意可知电子在磁场中的轨迹半径为r=a,由牛顿第二定律得
图4
OO′=OM-O′M=a,即粒子从D点离开磁场进入电场时,离O点上方最远距离OD=ym=2a
所以电子束从y轴射入电场的范围为0≤y≤2a。
(3)假设电子没有射出电场就打到荧光屏上,
电子在电场中做类平抛运动,设电子在电场的运动时间为t,
竖直方向位移为y,水平位移为x,
【方法总结】在高考中,带电粒子在电场、磁场中的运动一般为综合性的大题,它涉及多个显性或隐性的物理情景,每一个情景都对应一个或多个方程。解物理大题的过程,即把物理情景“翻译”成数学方程的过程。解题步骤如下:
(1)明确研究对象,即牵涉几个物体;
(2)明确研究对象涉及几个物理过程,特别是隐性的物理过程;
(3)针对每一个过程,考虑解答计算上的方便,选用它所遵循的规律及公式;
(4)列方程求解。
【考试技巧】
一、审题过程,就是破解题意的过程,它是解题的第一步,而且是关键的一步,通过审题分析,能在头脑中形成生动而清晰的物理情景,找到解决问题的简捷办法,才能顺利地、准确地完成解题的全过程。在未寻求到解题方法之前,要审题不止,而且题目愈难,愈要在审题上下工夫,以寻求突破;即使题目容易,也不能掉以轻心,否则也会导致错误。在审题过程中,要特别注意这样几个方面:
第一,题中给出什么;
第二,题中要求什么;
第三,题中隐含什么;
第四,题中考查什么;
第五,规律是什么。
二、解题规范,物理解题表述的总原则是:说理要充分,层次要清楚,逻辑要严谨,语言要规范,文字要简洁。规范答题的具体要求是:
(1)“必要的文字说明”要规范。解答计算题的“必要的文字说明”主要指:对非题设的字母、符号的说明;对于物理关系的说明和判断;研究对象的说明和物理过程的描述;列方程的物理依据;计算结果正、负号意义的说明和矢量方向的说明;结论和运算结果的具体说明。
(2)解题中的方程书写要规范,具体要求是:要书写字母方程,不要掺加数字;要结合题意的原始方程,不要变形后的方程,不要方程套方程。
(3)使用各种字母、符号要规范。要注意沿用习惯用法;要尊重题目所给的符号,凡是题目中给出了符号的就一定要用且不能另立符号;一个字母符号在一个题中只能用来表示一个物理量,一个物理量在同一个题中只能有一个符号;要用好角标,例如A物体的质量用mA表示,B物体的速度用vB表示。
(4)规范数学计算,讲究书写方式。在解答物理题时,物理方程要详细列出,数学运算方面要略。具体方法为:解方程的具体过程可以不写;解题过程中涉及的几何关系只需说出结论不必证明;重要的中间结论的文字表达式要写出来。
(5)规范答案的表述。具体要求为:题目结果要求是文字式答案的,所有字母都应是题目中给出的已知量的字母;题目中给出的物理数据都是近似值的,答案中不能以无理数或者分数作为计算结果(文字答案的系数可以是无理数或分数),数字答案中一定要注意带单位;如果题目没有特殊要求的,计算结果一般取2~3位有效数字;结果是矢量的,一定要同时表述出大小和方向。
(作者单位:山西省介休市第一中学)