谈高考物理新意题

谈高考物理“新意题”顾岳军发表于《舟山教育》2004，7－8随着全国新课程改革的逐步实施，对学生的培养目标有了新的内涵，有原来的强调学生接受学习、死记硬背、机械训练的现状，变成了倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力。通观这几年全国各地的高考试卷，无不往这一方向发展，编拟命题也在不断推陈出新。其“新”突出三大特色：情景信息新鲜雅趣，分析思路新颖别致，处理方法新奇明快。这样的“新”题，看似简单，学生却感到很难，不好处理。而对常见的“大路题”，纵然综合性很强，仍可得心应手。这就暴露了学生能力的不足。对此，应引起我们的重视。常见的“新”题主要有这样几类：信息新信息题是目前高考中经常出现的题型。它取材于现代高新科技信息，主要特点：知识新颖，叙述如实冗长，“未经”提炼，专用新名词术语或新公式常数多。它需要学生对阅读的信息加以识别、转换、处理，进行过滤、筛选、加工，把获取的相关信息（或新知识）结合已有的物理知识、规律去分析解决问题，把题干所涉及的实际问题抽象为一种物理过程。例1、（2001年全国普通第19题）“和平号”空间站已于今年（2001年）3月23日成功地坠落在南太平洋海域，坠落过程可简化为从一个近圆轨道（可近似看作圆轨道）开始，经过与大气摩擦，空间站的绝大部分经过升温、熔化，最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海。此过程中，空间站是原来的机械能中，除一部分用于销毁和一部分用于被残片带走外，还有一部分能量E，以其他方式散失（不考虑坠落过程中化学反应的能量）。（1）试导出以下列各物理量的符号表示散失能量E，的公式。（2）算出E，的数值（结果保留两位有效数字）。坠落开始时空间站的质量M=1.17*105Kg；轨道离地面高度为h=146Km；地球半径为R=6.4*106m；坠落空间范围内重力加速度可看作g=10m/s2；入海残片的质量m=1.2*104Kg；入海残片的温度升高ΔT=3000K；入海残片的入海速度为声速v=340m/s；空间站材料每1Kg升温1K平均所需能量c=1.0*103J；每销毁1Kg材料平均所需能量u=1.0*107J。解析：该题文字多，已知量多，看似深奥，无从下手。但是仔细耐心阅读和分析，进行信息处理。纯化的物理过程只不过是：能量守恒和牛顿第二定律的模型应用。可将本题的有效信息归纳为：和平号空间站（M）的总机械能E转化为销毁部分（M-m）的能量（M-m）u、残片（m）的能量:机械能Mv2/2和内能cmΔT、及其他能量E，,三部分能量。由能量守恒列式有:E=u(M-m)+mv2/2+cmΔT+E,,(1)E=Ep+Ek,(2)而Ep=Mgh,(3)Ek=Mv2/2(4)因“和平号”空间站最初处于近似圆轨道，故有：Mg=Mv2/(R+h)，(5).由（4）、（5）式可得：Ek=Mg（R+h）/2（6）将（2）、（3）、（4）、（6）式代入（1）有：Mgh+Mg(R+h)/2=u(M-m)+mv2/2+cmΔT+E,，可解得：E,=Mg(R+3h)/2-u(M-m)-mv2/2-cmΔT=2.9*1012J。情景新颖物理源于生活，用于生活。情景应用越来越联系实际问题。它的主要特点：题目反映的背景是完全真实的；或是以实际问题为背景，经过改编而成，实际应用性强，较为复杂。它要求学生建立物理模型，即将实际问题物理化。要提高这样的能力，必须要善于观察、善于动手实践，只有有了“经历”才能获得解决实际问题的本领。

例2、（2003年全国高考理综第25题）曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图1为其结构示意图。图中N、S是一对固定的磁极，abcd为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc边中点，与ab边平行。它的一端有一半径r0=1.0cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图2所示。当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动。设线框由N=800匝导线圈组成，每匝线圈的面积S=20cm2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感强度B=0.010T，自行车车轮的半径R1=35cm，小齿轮的半径R2=4.0cm，大齿轮的半径R3=10.0cm（见图2）。现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2V？（假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动）。图1图2解析：该题取材于真实情景，图形繁复，学生一看到就感到害怕。但如认真审题，仔细观察，获取熟悉的信息，物理模型就跃然纸上。纯物理模型包括：电磁感应原理和皮带传动装置的应用。题目也就迎刃而解。当自行车车轮转动时，通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场中转动，线框中产生一正弦交流电动势，其最大值εm=NBSω0式中ω0为线框转动的角速度，即摩擦小轮的角速度。发电机两端电压的有效值：U=εm设自行车车轮转动的角速度为ω1，由于自行车车轮与摩擦小轮无相对滑动，有R1ω1=R0ω0小齿轮转动的角速度与自行车转动的角速度相同也是ω1，设大齿轮转动的角速度为ω，有：R3ω=R2ω1由以上各式得：ω=UR2r0/NBS