物理模型与过程分析

物理模型与过程分析第1页，共35页，2023年，2月20日，星期六近几年全国各地高考压轴题1、力学类综合问题万有引力与天体运动物体的多个运动过程2009年浙江理综第24题物体间的摩擦或通过弹簧、绳（杆）的相互作用第2页，共35页，2023年，2月20日，星期六2、带电粒子（带电体）的运动问题在电场中的运动2011浙江理综第25题在匀强磁场中运动2010浙江理综第24题在电场和磁场递次作用下运动在多种场并存的空间运动2009浙江理综第25题第3页，共35页，2023年，2月20日，星期六3、力学与电磁感应、电路的综合问题电磁感应与力学综合力、电综合问题2010浙江理综第23题2012浙江理综第25题第4页，共35页，2023年，2月20日，星期六试题与基本知识点的对照浙江理综试题

基本知识点

2009年浙江理综第24题物体在竖直平面内做圆周运动最高点速度平抛运动的规律动能定理

2011年浙江理综第25题类平抛运动恰好离开极板时的临界条件2010年浙江理综第24题α射线β射线γ射线及其穿透力带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动洛仑兹力方向判定

2009年浙江理综第25题带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动洛仑兹力方向判定圆的简单几何关系

2010年浙江理综第23题力的平衡、电路计算、安培力、能量守恒2012年浙江理综第25题转动切割产生的动生电动势的计算右手定则等效电路

第5页，共35页，2023年，2月20日，星期六23.（20分）如图所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动，其在纸面上的长度为L1，垂直纸面的宽度为L2。在膜的下端（图中A处）挂有一平行于转轴，质量为m，长为L2的导体棒使膜成平面。在膜下方水平放置一足够大的太阳能光电池板，能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能，并将光能转化成电能。光电池板可等效为一个电池，输出电压恒定为U；输出电流正比于光电池板接收到的光能（设垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定）。导体棒处在方向竖直向上的匀强磁场B中，并与光电池构成回路，流经导体棒的电流垂直纸面向外（注：光电池与导体棒直接相连，连接导线未画出）。（1）现有一束平行光水平入射，当反射膜与竖直方向成θ=600时，导体棒处于受力平衡状态，求此时电流强度的大小和光电池的输出功率。（2）当θ变成450时，通过调整电路使导体棒保持平衡，光电池除维持导体棒平衡外，还能输出多少额外电功率？第6页，共35页，2023年，2月20日，星期六从上述数据可以看出，绝大部分学生只能得到一半分数及以下，对本题无从下手的占38.7%，会写写公式得2、4分的占27.4%，能够算出电流得6分和算出功率得8分的占10.69%。从阅卷情况看，能够真正读懂题意，理解题意的应该是得分在14分以上的同学，而在这少部分同学中能拿满分的仅占总人数的3.2%。得分02468101214161820%38.714.812.63.57.198.292.28.90.30.33.2理综23题满分20分，平均得分是在4.67分左右,下表列出了各种得分分值所对应的考生比例第7页，共35页，2023年，2月20日，星期六考查基本知识点力的平衡、电路计算、安培力、能量守恒等知识。第8页，共35页，2023年，2月20日，星期六客观的讲，23题题目给考生设置了较多的难点1.信息量大，题目表述抽象整道题目共有375个字，涉及到的材料有轻质柔软反射膜、导体棒、太阳能光电池板，这些材料首先就让学生揪心，涉及到的物理量有光能、电能、磁场、电压、电流强度、输出功率、额外功率以及没有直接表述的安培力等，这么多概念也足以让学生心烦意乱。几遍看下来，无法理清题目意思，感觉很抽象。2.平面与立体、示意图与实际电路图的转换困难题目中的配图是一个平面的示意图，考生必须通过题目的阅读建立起立体的空间图形，初步建立电源（光电池板）与外电路（导体棒）之间的回路。这样的一个转换过程对考生来讲无疑又是多了一道障碍。3.新材料导体棒的性能1问到2问，角度由60度改成45度，光电池板上接收到的光能，输出的电流随之发生改变，但是光电池的输出电压恒定，这是怎么实现的，到底是怎么样的一种新材料的导体棒，给考生带来了疑问。第9页，共35页，2023年，2月20日，星期六考查过程分析能力通过分析试题的信息，建立太阳能转化为电能的装置的立体模型、输出电能的电路结构模型、新材料导体棒的导电性能模型。第10页，共35页，2023年，2月20日，星期六面对高考，学生必须学会：抽象的、隐蔽的过程简单的过程基本的物理模型过程分析阅读理解能力综合分析能力第11页，共35页，2023年，2月20日，星期六高中阶段物理模型可以分为：1、物质模型物质可分为实体物质和场物质。

实体物质模型:质点、轻质弹簧等；点电荷、平行板电容器等。场物质模型:匀强电场、匀强磁场等。2、作用模型轻杆、轻弹簧、不可伸缩的绳、刚体（不能发生形变的物体）……第12页，共35页，2023年，2月20日，星期六3、过程模型

在研究质点运动时，如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动等；匀速直线运动平抛（类平抛）运动匀速圆周运动匀变速直线运动较复杂的曲线运动运动模型受力分析解题方法常用能量观点主要用力与运动的关系规律分析（也用能量观点）合力与初始状态。。。。。。第13页，共35页，2023年，2月20日，星期六所有的这些基本模型就是我们在第一轮复习中落实的一个个考点。如今离高考还有两个月，我和学生还需要做些什么呢？第14页，共35页，2023年，2月20日，星期六学校组织的一次理综考试有这样一道题第15页，共35页，2023年，2月20日，星期六第16页，共35页，2023年，2月20日，星期六为解决本题的第二个问题，需先了解下列知识：

第17页，共35页，2023年，2月20日，星期六然后进行如下等效如果学生能顺利解决这一问题，表明对上述知识点已经理解并能进行简单的应用。但是在第三问的解答上还是会遇到困难，许许多多同学依然感觉无从下手。因为这一问隐藏的更深。第18页，共35页，2023年，2月20日，星期六

首先电路进行等效：其次，画出“7V，250Ω”的电源特性曲线；

第三步，在原图上画出RA+RB的特性曲线。

通过平时的练习要让学生深信：再复杂的问题都是源自于最基本的模型，解决问题的最好方法就是要从根源出发，让一切回到起点。第19页，共35页，2023年，2月20日，星期六第20页，共35页，2023年，2月20日，星期六

定下问题的处理思路，然后才有可能去想方设法完成第三步。

题目至此，已经没有必要再提第四个问题，如果一定要将RA、RB并联再考一次，那我们就如法炮制。第21页，共35页，2023年，2月20日，星期六在仅剩的两个月时间里，我想和学生一起多做做这样的事情：

把许许多多问题提炼成一个最基本的物理模型。第22页，共35页，2023年，2月20日，星期六以闭合电路欧姆定律为例伏安特性曲线测电源电动势和内阻电路动态分析欧姆表原理各类电路计算（含电路能量分析）第23页，共35页，2023年，2月20日，星期六

测电源的电动势与内电阻第24页，共35页，2023年，2月20日，星期六

从根源出发，真正理解了测电源电动势与内电阻的原理后，当学生面对这方面考题时就能做到以不变应万变。在仅剩的两个月时间里，我还想和学生一起多做做这样的事情：把一个个简单的过程连接到一起，变成一个基本的“物理模型”。第25页，共35页，2023年，2月20日，星期六对机动车等交通工具，在启动的时候，通常有两种启动方式，即以恒定加速度启动和以恒定功率启动。两种起动方式可以合并在一起进行理解。

过程分析受力分析运动分析功率分析第26页，共35页，2023年，2月20日，星期六

浙江省高中物理学科教学指导意见（2009版）关于“功率”的发展要求中第3点是“能分析汽车发动机功率一定时，牵引力与汽车速度之间的关系”。

紧跟着说明“不要求定量讨论机车以恒定功率起动和匀加速起动的问题”。对于这个意见，该怎么理解呢？请看2011年浙江理综第24题第27页，共35页，2023年，2月20日，星期六节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车．有一质量m＝1000kg的混合动力轿车，在平直公路上以v1＝90km/h匀速行驶，发动机的输出功率为P＝50kW.当驾驶员看到前方有80km/h的限速标志时，保持发动机功率不变，立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，使轿车做减速运动，运动L＝72m后，速度变为v2＝72km/h.此过程中发动机功率1/5的用于轿车的牵引，4/5用于供给发电机工作，发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能．假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变．求：

(1)轿车以90km/h在平直公路上匀速行驶时，所受阻力F阻的大小；(2)轿车从90km/h减速到72km/h过程中，获得的电能E电；(3)轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能E电维持72km/h匀速运动的距离L′.第28页，共35页，2023年，2月20日，星期六这道题目考了下面V-t图象中的三个过程：第一问考的是上图中③这一过程，第二问考的是上图中④这一过程，第三问考的是上图中⑤这一过程。这三个过程都在教学指导意见的框架之内，特别是第二问相当巧妙，考一个减速过程。很清楚：③过程的分析离不开①和②，熟练的进行过程②的分析是可能正确分析④过程的一个基础。第29页，共35页，2023年，2月20日，星期六让学生对这样一个过程烂熟于胸，让这整个过程也成为学生头脑中的一个基本“物理模型”是我很想要实现的一件事情。之所以这样归纳是因为这5种运动过程涵概了高中阶段的几乎所有直线运动，包括电磁感应中导体棒的典型运动过程。第30页，共35页，2023年，2月20日，星期六为此，我们又为机车起动过程专门借助“化曲为直”的思想画了F-1/V图象。第31页，共35页，2023年，2月20日，星期六物理模型是基础，过程分析是能力。这样做的目的就是让学生能将试题中抽象的、隐藏的过程转化为形象的、具体的图景，建立物理学模型；能将试题所提供的物理过程或物理情境分解为若干简单的过程。这样做的目的就是为了提升学生过程分析的能力。因为我始终认为只有当学生的知识由点连成线，由线交织成面……才能更好的从练习中去体会过程分析。提炼、归纳的本身也是一次过程分析。第32页，共35页，2023年，2月20日，星期六从近几年的高考题来看，过程主要分三种：第一、题目中没有明确研究对象的运动过程，存在多种可能性，需要学生根据题目给出的条件做出判断。2010年浙江理综第24题第二、研究对象的运动过程已经确定，需要学生把过程拆分成几个环节，并对其逐个分析。2009年浙江理综卷第24题第三、过程存在循环性，并且循环过程中存在一定的变化。2012年浙江理综第25题