近幾年,很多高考题的一些条件在题目中隐藏得很深,以至于很多学生无从下手。物理学科要求学生能敏锐捕捉题设信息、寻找思维突破口。在物理教学中,培养学生仔细审题的良好习惯,掌握挖掘隐含条件的思路和方法,提高学生的思维能力、分析能力和解决问题的能力就显得非常重要。解习题是高中物理学习的一个重要环节,也是评价学生学习情况的重要手段。学生在解物理习题时,首先就要弄清楚问题的条件,但学生经常会遇到解题需要的条件在题目中并没有明确给出而是隐含在字里行间的情况。物理题目的难易程度,不仅取决于题目所研究的物理现象和物理过程的复杂程度,也跟已知条件的明显或隐藏有关。
一、题目中出现理想化模型
在物理研究过程中,常采用科学抽象的形式把物体本身或物体所处的条件理想化,排出次要因素,突现主要问题,即研究的对象都是理想化的模型:如质点、刚体、点电荷、理想气体等等,是把研究对象本身理想化;光滑的表面、匀强磁场、运强电场、不受空气阻力,是一种物体所处的条件的理想化;匀速直线运动、匀加速直线运动、自由落体运动、匀速圆周运动、简谐振动,绝热过程等等,是物体运动过程的理想化。当题目中出现这些字眼时,学生必须对出现的理想化模型的概念、规律理解透彻,才能正确无误地解决问题。
二、题目中隐含某个条件,但是告诉了等价的另外一个条件
所谓等效条件是指在等效变换中所满足的效果相同的条件,物理问题中常暗设一些等效条件,学生必须挖掘出隐含条件才能正确解决问题。
例:取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出,在抛出点其动能与重力势能恰好相等。不计空气阻力,求物块落地时的速度方向与水平方向的夹角θ。
解 做平抛运动物体落地时的速度方向与水平方向的夹角θ的正切值等于vy和v0的比值,题目中并没有提到这两个速度,但从“抛出点其动能与重力势能恰好相等”可以挖掘出“”的等价条件,从而得出,又由于,则物块落地时的速度方向与水平方向的夹角θ的正切值是1,从而解得。
三、临界问题中隐含某个条件
物体由一种运动(或现象)转变为另一种运动(或现象)时,物体所处的物理状态和物理条件称为临界条件。如临界加速度、临界角、临界温度、临界电流、临界外力等等。物理习题中常隐含着处于临界状态的物理条件,抓住这些临界条件,就能化难为易。
例5:如图所示,一根跨过光滑定滑轮的轻绳,两端各有一杂技演员(可视为质点),a站于地面,b从图示的位置由静止开始向下摆动,在运动过程中绳始终处于伸直状态,当演员b摆至最低点时距定滑轮长度为l,a刚好对地面无压力,若演员a质量与演员b质量之比为2∶1,则演员b摆至最低点时的速度为( )
解 “a刚好对地面无压力”隐含“a所受重力等于绳子的拉力,b做圆周运动的向心力等于a的重力”。当演员b摆至最低点时,设绳子拉力为T,则mag=2mbg=T,T-mbg=mb,解得v=,选项A正确
四、隐含条件在问题中
许多物理试题的部分条件常隐含于问题本身中或图形中,需通过观察、分析予以挖掘。
例6:某同学用如图所示电路,测绘标有“3.8V,0.3A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图像。
(1)除了导线和开关外,有以下一些器材可供选择:
电流表:A(量程500mA,内阻约0.5Ω);电压表:V(量程5V,内阻约5kΩ);滑动变阻器:R1(阻值范围0-10Ω);R2(阻值范围0-2kΩ); 电源:E(电动势为4V,内阻为1Ω)。
为了调节方便,测量准确,滑动变阻器应选____________,电源应选____________。(填器材的符号)
(2)画出实验原理图:
(3)根据实验数据,计算并描绘出R—U的图象如图所示。由图象可知,当所加电压为3.0V时,通过灯丝的电流为 。
隐含条件分析 测绘灯丝的R—U图象需要用伏安法测量灯丝的电压和电流,而电压表和电流表的连接方式有电流表内接法和电流表外接法,这两种接法都有一定的误差,到底选用哪种接法误差更小可以用“大内小外”来判断,灯丝是小电阻还是大电阻,题设并没有直接给出。滑动电阻器的连接方式也有两种,一种是分压式一种是限流式连接法,题目也没有明确提出要求,但在问题中隐含了对变阻器连接的要求,需要我们好好挖掘。
(3)问题中给出了R—U图象,我们从图象中发现,灯丝的电阻在2Ω到13Ω之间,可以认为是小电阻;从图象中还可以看出,电压U从0V开始变化,能使电压从0V开始变化的变阻器连接方式只有分压式。故本道题的题设中的图象就隐含的告诉解题者,电流表要外接、滑动变阻器要分压连接。也隐含的告诉了滑动变阻器要选量程小的R1。
有些高考物理试题对考生来说,突破的难点不仅在于题中物理过程的复杂多变,更在于这类试题中物理条件的隐散难寻。迅速识破高考命题中的隐含条件,化隐为显,从而突破难题。高中物理习题中的隐含条件是多种多样的,远不止本文提到的,且一题中存在多种形式的隐含条件,平时练习要从多角度、多方面、多层次挖掘隐含条件,才能从山穷水尽疑无路中,达到柳暗花明,从而使问题得以解决。
(作者单位:甘肃省兰州市六十中)