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文档简介
《金版教程(物理)》2025高考科学复习解决方案物理高考试题的特点与趋势随着新课程和高考改革的全面实施,新形势下的高考已经实现了由“知识立意”到“能力立意”再到“素养导向”的转变,呈现出新的特点和发展趋势。针对这些特点调整我们的复习策略,才能让我们的努力“有的放矢”。经过多年的研究发现,高考试题中以下五个方面的特点和趋势值得我们在复习过程中重视。一、重理解·轻记忆诚然,物理中有不少需要记忆的概念和规律。但我们如果只是简单记忆而缺乏准确、全面的理解,在面对高考试题时就会感到茫然而造成失误。如图所示,在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和n2=200的两个线圈,上侧线圈两端与u=51sin(314t)V的交流电源相连,将下侧线圈两端接交流电压表,则交流电压表的示数可能是()A.2.0V B.9.0VC.12.7V D.144.0V[点评]很多同学知道交流电压表示数为有效值,本题需要求解的是副线圈两端电压的有效值,据题给条件可得原线圈两端电压有效值为36V。因而根据匝数比算出结果是9.0V而误选B。其实出现这个失误,就是没有理解理想变压器规律的成立前提:不漏磁、无热损,只是机械记忆公式而导致的。理解是掌握物理概念和规律并运用其解决实际问题的基础,理解能力是所有高阶能力发展的前提。高考中对于相关物理概念、规律的理解的要求,包含以下五个方面:1.概念和规律的确定过程、确定方法、物理意义、描述方法如“加速度”概念,要弄清:基于什么需求我们要引入这个量?需要如何定义才能满足需求?引入的这个“加速度”与以前认识的“速度”、“速度变化量”有什么差异?这个新的物理量与同样描述运动的位移、时间、速度有何关联?这个量是由什么因素决定的?等等。再如真空中点电荷电场的场强公式E=keq\f(Q,r2)的得出,来自于电场强度的定义E=eq\f(F,q)和只适用于真空中静止(或低速)的点电荷的库仑定律F=keq\f(Qq,r2),把握好这一点就不难理解公式适用的前提条件。2.具体概念和规律的分类及本身涉及各因素的内涵理解解决物理问题的关键在于状态和过程特点的分析,而物理中的概念和规律也是针对物理状态或物理过程确立的。我们遇到的每一个物理量是状态量还是过程量,将要选用的每一个规律是状态规律还是过程规律,是首先要明确的。物理表达式中各量含义的辨析是我们理解概念和规律的关键,处理物理问题时对一些选项或说法的正误判断不清或出现失误,主要原因之一就是对各量含义理解模糊。如图所示,恒力F与水平方向的夹角为θ,物体在恒力F作用下沿水平面向右运动位移x的过程中,F做的功为多少?[点评]显然这是恒力做功的问题,应该可以利用W=Flcosα求解。但若将本题中物体的位移简单认为就是式中的l,就容易得出错解。其实功的定义式中的位移l,在中学阶段应该理解为力的作用点的位移。本题中力F的作用点不在物体上,可以在绳上作一个代表力的作用点的记号,描出物体运动位移x时该记号的位移,再代入功的定义式中,就可得出W=Fx(1+cosθ)。如图所示,abcd为水平放置的“eq\a\vs4\al\co1()”形光滑金属导轨,导轨ab、cd平行,间距为l,导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B,导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置,与导轨cd成θ角,金属杆MN单位长度的电阻为r,保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动,金属杆滑动过程中与导轨接触良好。则()A.电路中感应电动势的大小为eq\f(Blv,sinθ)B.电路中感应电流的大小为eq\f(Bvsinθ,r)C.金属杆所受安培力的大小为eq\f(B2lvsinθ,r)D.金属杆的发热功率为eq\f(B2lv2,rsinθ)[点评]本题中涉及感应电动势大小的公式E=Blv、电阻定律R=ρeq\f(l,S)、安培力公式F=BIl。三个式子中都有l,只有辨清每个式中的l指的是什么,才能选出正确答案B。3.相似概念和规律的联系与区别两个物理概念或规律具有相似之处的情形挺多,这也是造成概念、规律应用容易混淆的一个原因。因此对相似的概念或规律进行比较,了解它们之间的区别与联系,就成为准确理解的必做工作。如加速度和速度、功和冲量、动能定理和动量定理、电压和电动势、左手定则和右手定则等。4.概念、规律给定的应用中的思维方向每一个物理量的定义和物理规律的表达,都提示了我们在具体应用中的思维方向。理解并把握清楚这一点,解决物理问题时才能快速切入。如平均速度的定义式eq\o(v,\s\up6(-))=eq\f(x,t)就指明了若求某段运动的平均速度,就找该段运动的位移和所经历的时间,而不需考虑其他因素。再如由功的定义式W=Flcosα可知,要求某个力F所做的功,就只需确定该力的大小、作用点的位移大小以及该力与位移正方向之间的夹角,而不用考虑物体的运动状态、轨迹形状、运动环境(如有无摩擦、是否受其他力)等因素。5.概念、规律的延伸价值如我们知道匀强电场场强与电势差的关系U=Ed只适用于匀强电场的计算。非匀强电场不能用其直接计算,是因为若是非匀强电场,则E和d的数值难以取值,但在非匀强电场中该式仍有参考的价值。例如,在图示电场中a、b、c三点等间距,则比较Uab、Ubc时,可以参考上述关系式,沿场强方向距离相同,ab段每一点的场强都比bc段任意点的场强大,故有Uab>Ubc。二、重对比·轻单一高考试题不同于新课学习中的练习,多数高考试题在命题中力图在不同物理情境、不同研究对象、不同物理状态、不同物理过程或者不同物理量中找到关系或获取联系。这就启发我们在平时复习中就要经常关注不同物理情境、不同研究对象、不同物理状态、不同物理过程或者不同物理量间的区别和联系。如竖直面内轨道问题中绝大多数问题体现在寻找最高点与最低点处的速度关系、动能关系、加速度关系、与轨道作用力的关系等。卫星问题的经典考查主要是圆周轨道与椭圆轨道的区别,在不同轨道上做圆周运动时的周期关系、速度关系、加速度关系等。带电粒子电场偏转与磁场偏转的区别,电路中电路结构变化前后的电流、电压关系等。三、重变化·轻定势高三阶段会有大量的题目训练,我们在复习中通过大量练习会积累很多解题的经验性认知,这就容易造成遇到新问题时照搬经验而忽视具体问题的约定,从而出现失误。高考作为选拔性考试,命题人力图通过试题检验考生获取有价值信息分析问题、利用题给信息结合物理规律解决问题的能力。因而在试题编制中,从物理情境、条件约定、设问角度等方面会有所改变或创新,从而体现立足现有知识解决问题的能力。表现在以下四方面:1.从题目呈现形式上改变或创新如大家熟悉利用电场线描述电场,但高考中可能变成以等势线描述电场;又如很多题目由大家熟悉的通过文字表达条件变成以图像形式表达条件等。2.从题目条件约定上改变或创新如光滑表面变成粗糙表面、水平面变成斜面、质量相等变成不等、初速度大小或方向改变、同相波源变成反相波源等。有四个电源甲、乙、丙、丁,其路端电压U与电流I的关系图像分别如图a、b、c、d所示,将一个6Ω的定值电阻分别与每个电源的两极相接,使定值电阻消耗功率最大的电源是()A.甲电源 B.乙电源C.丙电源 D.丁电源[点评]定值电阻消耗的功率即电源输出功率,但只有外电阻变化时电源的最大输出功率条件在此不成立。该题的一点变化就是电源内阻不同,与平时练习的外电阻变化条件不同,当然结论也就不同。3.从题目设问角度上改变或创新(2019·全国卷Ⅱ)如图,长为l的细绳下方悬挂一小球a,绳的另一端固定在天花板上O点处,在O点正下方eq\f(3,4)l的O′处有一固定细铁钉。将小球向右拉开,使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放,并从释放时开始计时。当小球a摆至最低位置时,细绳会受到铁钉的阻挡。设小球相对于其平衡位置的水平位移为x,向右为正。下列图象中,能描述小球在开始一个周期内的xt关系的是()[点评]我们平时处理过这种变异摆问题,一般都是考虑其振动周期、小球摆动的最大高度、小球摆动到最低点时绳的拉力等,但在高考中却设置了新的问题:分析xt关系图像(既需要考虑周期关系,也需要考虑振幅关系)。4.从题目情境设置上改变或创新如对于万有引力与航天的考查,一般我们的练习常常以地球等熟悉的天体创设情境,但高考经常以新天体创设情境;打点计时器被频闪摄影替代等。(2023·广东高考)如图a所示,太阳系外的一颗行星P绕恒星Q做匀速圆周运动。由于P的遮挡,探测器探测到Q的亮度随时间做如图b所示的周期性变化,该周期与P的公转周期相同。已知Q的质量为M,引力常量为G,关于P的公转,下列说法正确的是()A.周期为2t1-t0B.半径为eq\r(3,\f(GM(t1-t0)2,4π2))C.角速度的大小为eq\f(π,t1-t0)D.加速度的大小为eq\r(3,\f(2πGM,t1-t0))[点评]我们一般遇到的分析计算天体运动参量的问题,会在题设中直接给出环绕天体的运动周期,但是本题设置的情境是,由于行星P的遮挡,探测器探测到恒星Q的亮度随时间做周期性变化,进而分析行星P绕恒星Q公转的运动参量。四、重情境·轻虚拟高考命题中越来越多的试题立足生产、生活实际、体育运动、现代科技发展应用等,从这些实际情境中建构物理问题,从而体现应用科学规律处理实际问题的能力。(2023·新课标卷)将扁平的石子向水面快速抛出,石子可能会在水面上一跳一跳地飞向远方,俗称“打水漂”。要使石子从水面跳起产生“水漂”效果,石子接触水面时的速度方向与水面的夹角不能大于θ。为了观察到“水漂”,一同学将一石子从距水面高度为h处水平抛出,抛出速度的最小值为多少?(不计石子在空中飞行时的空气阻力,重力加速度大小为g)五、重素养·轻刷题高考命题注重考查的学科素养是指在学习物理过程中掌握的基本的科学知识、内化的科学方法和思想、形成的面对问题的科学态度和责任感,力求避免机械刷题获得高分的现象。试题从情境、条件、模型、设问多角度体现考生熟练解决问题的能力。(2023·湖南高考)如图a,我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图b所示,其轨迹在同一竖直平面内,抛出点均为O,且轨迹交于P点,抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为v1和v2,其中v1方向水平,v2方向斜向上。忽略空气阻力,关于两谷粒在空中的运动,下列说法正确的是()A.谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度B.谷粒2在最高点的速度小于v1C.两谷粒从O到P的运动时间相等D.两谷粒从O到P的平均速度相等[点评]本题考查的学科素养包括:将问题中的约定翻译成物理问题条件;判断运动情况或规律的策略;通过相关物理量设定建立相关联系;在比较中明确比较对象的相同量与不同量等。这是分析不同问题都应该具有的策略,而不是只对单一问题才适用的特殊结论。物理高效复习的策略建议一、重视教材的充分利用教材是知识和方法的原始来源,从知识的系统性和严谨性上都比其他复习资料可靠。作为以基础知识为载体,以能力测试为目的的高考试题,有相当一部分题可以在教材中找到影子,不少高考题就是对教材原题的变形、改造及综合,有的是类题,有的是变题。所以不论是知识复习还是方法巩固,不论是典型模型还是具体问题,都需要我们带着问题重新阅读教材,从新的角度理解教材,对典型问题重新处理和思考(以人教版为例,教材每章后面的B组习题绝大多数都极有思考价值),对教材中引用过的处理物理问题的方法更是需要引起重视。(人教版必修第一册·第一章[复习与提高]B组T4)为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为2.0cm的遮光条。如图所示,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间Δt1为0.20s,通过第二个光电门的时间Δt2为0.05s,遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间t为2.50s,试估算滑块的加速度。[点评]原题目的求解本身就贯彻了微量处理的思想方法。在高考复习时,不仅要重新求解这个题目,还应重新梳理这种处理数据的方法。另外,还可以进一步考虑相关问题,如若不考虑数字计时器的测量误差:(1)利用遮光条宽度与通过光电门时间的比值作为通过光电门的瞬时速度,计算滑块的加速度。(2)这样求出的加速度与真实的加速度谁大?加速度的真实值是多少?(1)中的计算是否合理?(3)加速度的测量结果和真实值间的差异能否通过增加实验次数的方法减小?二、不断梳理处理物理问题的原则所谓处理物理问题的原则,就是面对物理问题时需要坚守的规律、规则,是在处理任何问题中不变的基础认识。我们在平时面对似是而非的问题时难以决断,有些问题难以找到切入点,一个主要原因是在学习中对处理物理问题的原则把握不清。在复习中我们要不断梳理这些原则,原则清晰才能有明确的认识和策略。原则越清晰,判断越迅速、准确。具体的原则包含:1.敏感意识类如看到弹簧马上可以想到辨清题目约定的是拉伸还是压缩状态;看到接触面能想到区分是光滑面还是粗糙面;看到电荷分清是正电荷还是负电荷;看到运动想到题目约定的是什么运动;看到力能想到是变力还是恒力,力的大小和方向有何特点;看到图像能想到先关注其横、纵坐标是什么等。2.物理规律类如物理中的定理、定律;滑动摩擦力一定与相对运动方向相反,并且满足f=μF压;保守力(即所做的功与路径无关的力)如重力或电场力做正功,其对应势能一定减小;沿电场线电势一定越来越低;超重一定是具有向上的加速度等。3.物理规则类如受力分析的程序;动能定理表达式中等号左边和右边分别写什么;机械能守恒定律各种表达式的写法;遇到弹簧类问题一定先画出弹簧原长自由端位置作为后续比较的基准,并且就抓弹簧最长、最短、平衡位置及原长位置的分析等。三、重视对概念、规律及物理问题的对比、总结和反思在新课学习中,逐步建立的知识与规律往往是碎片化的,知识之间常常是隔离的,这就需要在复习阶段通过对知识进行整理,加强知识之间的联系。要使每一遍的复习都能对知识、规律、方法有新的认识、新的提高。因此复习中需要经常对物理概念、规律及物理问题进行对比、总结和反思。在对比与反思中促进对概念和规律的准确理解,在对比与反思中辨析似是而非的认识,在对比与反思中获取规律性认识,在对比与反思中体会物理问题的个体特点,在对比与反思中强化解决问题的策略。如重力场、电场和磁场,都具有作为场的共同特点,但又具有不同的特点。我们能否通过比较找到共有的规律和各自特点呢?又如卫星环绕地球做匀速圆周运动与氢原子中电子围绕原子核的运动比较,左手定则与右手定则的比较等。可以说没有对比、总结和反思,就没有准确认识;没有对比、总结和反思,就不能提升能力。请画出以下情况静止物体的受力分析图(接触面均光滑),比较它们的共同规律。从以下情境中找到对应符合完全非弹性碰撞特点的过程:四、重视物理规范训练,强化良好物理习惯很多同学在学习物理过程中,并非不努力,理解老师或者同学的解释也没有困难,但自己做题总是找不到思路,拿不定主意,考试得分也一直不太理想。其中主要原因在于物理学习中没有养成良好的物理习惯,做题不规范、没章法,逻辑不严谨。要扭转被动局面,建议大家在复习中从以下五个方面努力。1.强化作出判断找依据的习惯处理物理问题的过程就是连续的一个一个不断判断和决策的过程,例如题目情境是怎样的?题目约定的已知条件是什么?题目的真正问题是什么?对应的过程和状态具有什么特点?可以利用的物理规律是什么?等等。在作出相应判断时,能否理清判断依据,既是做题顺利与否的关键,也是思维严谨性的体现,当然也决定了最终结果的可靠程度。很多同学做题失误或者做题有较大困难,很大程度上是因为做题时想不清楚判断的依据,而是想当然地按照自己想象中的情境、条件、规律去处理问题,有时甚至自我感到错得莫名其妙。如图所示,水平面上质量为m的物体,在与水平面成θ角的斜向上拉力F作用下,沿水平面做匀速直线运动。已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。求拉力F的大小。[点评]本题求解时我们可以列出三个式子:①Fcosθ=f;②FN+Fsinθ=mg;③f=μFN。这三个式子列出的依据分别是:①式来自于水平方向的匀速直线运动(平衡);②式来自于运动是在同一水平面上,故竖直方向受力是平衡的;③式来自于本题的摩擦力是滑动摩擦力。理清这些依据,当题设条件改变时也就能相应做出改变,也就是达到灵活的程度了。例如原题若改成物体静止,则③式就不成立;原题若只是说物体沿水平面运动,则①式就不一定成立。2.积累挖掘隐含条件的经验高考命题者命制题目时,会通过各种方式告知我们问题的条件,我们能否全面准确地了解到这些信息,是我们能否找准切入点并正确求解的关键。从命题上看,物理题目的条件信息的提供方式一般有以下五种:文字信息、数学表达式、图像、示意图、图表。我们要熟悉各种条件信息的表达方式,才能在考试中全面接收到命题者提供的信息。有时物理问题的条件信息是显性的、易于发现的,有时则是间接的、隐含的。我们在审题时要锻炼自己对隐含信息的翻译能力,将各种途径提供的信息转化为处理物理问题时能用得上的物理条件。(2021·全国甲卷)如图,一倾角为θ的光滑斜面上有50个减速带(图中未完全画出),相邻减速带间的距离均为d,减速带的宽度远小于d;一质量为m的无动力小车(可视为质点)从距第一个减速带L处由静止释放。已知小车通过减速带损失的机械能与到达减速带时的速度有关。观察发现,小车通过第30个减速带后,在相邻减速带间的平均速度均相同。小车通过第50个减速带后立刻进入与斜面光滑连接的水平地面,继续滑行距离s后停下。已知小车与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g。(1)求小车通过第30个减速带后,经过每一个减速带时损失的机械能;(2)求小车通过前30个减速带的过程中在每一个减速带上平均损失的机械能;(3)若小车在前30个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的机械能,则L应满足什么条件?[点评]刚接触此题,很多同学被“50个”和“30个”数量干扰,一时找不到切入点。其实本题如果抓住“通过第30个减速带后,在相邻减速带间的平均速度均相同”这句话隐含的意思,将它翻译为“通过第30个减速带后,相邻减速带间重力做的功与因减速带损失的机械能相同”,以及“过第30个减速带后与过第50个减速带后的速度相同”,问题难度就会骤然下降。常见的从文字语言中带有指向性隐含条件的说法主要有:平衡;失重或超重;相对滑动或相对静止;恰好离开接触面;恰好……;追上(相遇);相距最远、最近;速度最大;弹簧最长或最短;最大弹性势能;正常工作;全反射;匀速;匀加速;匀减速;匀速圆周运动;简谐运动;光滑接触面;恒力作用;一起运动;机械能守恒;无机械能损失;弹性碰撞;完全非弹性碰撞;恒定功率等等。3.强化画示意图的良好习惯一幅好的示意图就是一种无声的启发,借助示意图可以帮助我们审题,可丰富对物理问题情境的想象,为正确的解题叩开大门。示意图可以是运动过程图、相对位置图、受力分析图、状态变化图、电路结构图、光路图等。物理问题示意图的作用具体体现在:①将题目描述的物理过程图形(图像)化,便于形成动态情境,帮助发现过程或状态遵循的物理规律。②可以帮助逐一破解文字、图形和图像提供的信息,有效利用题给条件,避免遗漏。③可以帮助分析题目信息的特点,寻找关键的制约条件,并找到其中的几何或空间辅助关系。④根据标画信息,便于发现解决问题的思路。4.关注物理审题规范提高解答物理问题的能力应把重点放在培养良好的审题习惯上。有的同学为了加快答题速度,题还没来得及看清楚就着急去写,写到一半才发现写的不对,结果是想快反而浪费了很多时间。要将一个物理问题处理完整、准确,并能对其他问题处理形成经验,达到举一反三的目的,提升我们的复习效率,在平时解决物理问题时,要尽最大可能做到题目“三审”,即“解前审题”“解中审题”“解后审题”。(1)解决物理问题之前的“解前审题”:①审明题目中的关键字、句:审题以阅读题目为基础,应边读边想,对一些关键的字、句应特别引起注意,并认真思考、斟酌。②审清题目中的隐含条件。③审清中间过程的临界状态:有很多物理问题都涉及临界状态,由于临界状态是“问题”发生突变的关键所在,在物理问题中又带有隐蔽性,所以稍不留心就导致错解。因此,在解决此类问题时,要审清题意,弄清物理过程,特别注意临界状态的分析,找出转折点,抓住承前启后的物理量,确定临界值。抓住了这一关键,问题就会迎刃而解。④注意画好示意图。(2)解决物理问题过程中的“解中审题”:在求解过程中需要随时回头审查题设条件的说明,以便于及时纠错和发现新的问题。有时解题过程中列出方程数目不够,或者解题进行不下去,或者有时中间结果明显不合理,或者有时关系式中各量需要代入数值等,这都需要及时对照、核实原题说明和要求,检查我们建立的物理模型是否正确、完善,是否有我们没有注意的或者还没有利用的已知条件,或者还有我们还没有挖掘、发现的隐含条件。这就是解中审题。有时在求解上一问时没有用到的条件已经在头脑中处于抑制状态而没有印象,在求解下一问时,也需要重新审原题。(3)解决物理问题完成后的“解后审题”:解完题目后,要确保求解完整、准确,需要“解后审题”。要提升解题经验,达到“举一反三”的效果,也需要“解后审题”。解后审题需要做的工作主要有:①检查求解结果与所问是否一致,结果是否合理,求解是否全面。如题中问了几个问题?矢量的方向是否求解了?是否答非所问了?等等。②这道题是怎么做的?为什么要这样做?依据什么想到要这样做?③不这样做可以吗?还有没有其他方法?这些方法中哪一种最好?④这道题改变设问角度,还会变成什么样的题目?又该怎么做?⑤这道题改变题给条件,将造成什么影响?运用的规律是否不同?真正的功夫不是在做多少题,而是在如何正确探寻切入点、掌握方法、深入求索的反思上。对审题的反思,对解题过程的反思,对解题方法多样化的反思,对解题规律的反思,对试题变形、变化的反思,在反思过程中掌握基本知识,摸索总结出处理问题的基本规律。总之,反思的过程就是强化的过程,升华的过程。通过反思达到“做对一道题,掌握一套题”“解决一种题型,掌握几个规律”。一题多解、一题多变、多题归一。这样也就增加了做题的附加值。5.重视物理试卷答题规范审题是解题的关键,而解题的落点是书写的规范性、表达的完整性。规范解答是提高高考成绩的一种有效途径。不要为了节省时间,在解题时只有光秃秃的几个公式和结果,题目的分析、解题的中间过程全都没有,这样的做法在高考中无疑是要吃大亏的。在历年的统考、高考阅卷中,都出现了较多的由于书写或解题不规范而造成的误判或丢分现象。在正式的解答中应该把握以下具体规范:(1)字母使用的规范①字母符号要写清楚、写规范,忌字迹潦草。阅卷时因为“v、r、ν、γ”不分,“μ、η、M”不分,“G”的草体像“a”,重力加速度“g”写成电量“q”或“9”等,被扣分已屡见不鲜了。②尊重题目所给的符号,题目给了符号的一定不要再另立符号。如题目给出半径是“r”,解答时若写成“R”就算错。③一个字母在一个题目中只能用来表示一个物理量,忌用一个字母代表不同的数值。一个物理量在同一题中也不能用多个字母表示。同一类的物理量可以加角标或利用大小写区分。④尊重习惯用法。如拉力用“F”表示,摩擦力用“f”表示,阅卷人一看便明白,如果用反了就会带来误解。⑤角标要讲究。角标的位置应当在右下角,比字母本身小许多。角标的选用亦应讲究,如通过A点的速度用“vA”表示,就比用“v1”或“v′”表示好;再比如通过某同一点的速度,按时间顺序第一次用v1,第二次用v2就很清楚,如果倒置,必然带来误解。(2)坐标图像的作图规范①要标明坐标轴表示的物理量、单位。②在轴上每隔一定相等的间距按有效数字位数标明数值(坐标起点要根据数据情况,保证数据尽可能分布在坐标系内较大的区域;分度大小要根据数据有效数字的多少和结果的需要来定)。③图上连线作出的是趋势线(平滑曲线或直线),连线时不一定要通过所有的数据点,对于不能通过的点,要使它们在线的两侧大致均匀分布。④在图上求直线的斜率时,要选取线上相距较远的两点,不一定要取原来的数据点。⑤作图时常设法使图线线性化,即“化曲为直”。⑥图线要延长到坐标轴。(3)方程式和主要步骤书写的规范①写出的方程式必须是最基本的,即为规律的原始形式,这是评分依据。不能以变形的结果式代替方程式,更不能以结论式代替原始方程式,这是相当多同学所忽视的。②要用字母表达方程,不要字母表示和数据表示混合使用。③要用原始方程组联立求解,不要用连等式求解。④方程式有多个的,应分别列出(分步得分),不要合写成一式,不要方程套方程,以免一错而致全错。各方程式最好有编号,以便于计算和说明。各方程尽量单独占据一行。(4)解题结果的表达规范解题结果的表达规范是指答案准确、简洁、完整,有时对解题结果还要做适当的说明和讨论,例如结果是矢量的就要说明方向,方向的说明要与题目中涉及的方向相对应。①一般先进行文字说明,从列出的一系列方程,推导出结果的表达式,最后说明代入数据,然后写出结果。这样既有利于减轻运算负担,又有利于发现一般规律,同时也能改变每列一个方程就代入数值计算的不良习惯。②数据的书写要用科学计数法。③计算结果的有效数字位数应根据题意确定,一般应与题目中所列的数据相近,取两位或三位即可。如题目有特殊要求(实验题中经常会有特别要求),应按要求确定。数据结果后面不要忘记正确的单位。④表达式作答案的,所有字母都应是题目给定的已知量。物理问题的破解策略就大多数的物理问题,都需要我们针对所给的问题,完成以下基本工作:审情境→选对象→辨受力→析运动(变化)→建模型→选规律→列方程→解方程(数学)→得结果(回归物理)。在物理问题的解决过程中,一般需要从以下几个方向进行细致准确的分析,找到解决问题的切入点,直至解决问题:①情境分析;②条件分析;③对象分析;④状态分析;⑤过程分析;⑥运动分析;⑦作用分析;⑧关联分析。物理问题的破解程序一、读找“读找”的过程,就是收集解决问题所需的有价值的信息的过程。在“读找”阶段,通过对题目的阅读理解,①明确问题所存在的环境(何种场、面或杆或轨道等各种约束类型);②题目研究的是什么物理问题,究竟发生了什么事件?③题目约定的已知条件有哪些?④涉及哪些物理过程,对相应的过程或特定状态有哪些约定?哪些是不确定的(或可能的)因素?⑤题给信息的各条件限制会对应什么结果?在阅读理解过程中,要将从文字、数学表达式、示意图、图像、图表等各途径获得的信息转译成物理条件。1.就文字来说,常见的关键词句可转译成的物理条件:“刚好”“恰好”“恰能”……:物体刚好在竖直平面内做圆周运动,意味着要考虑竖直平面内圆周运动的临界条件,此时要注意弄清是绳模型还是杆模型。物块A刚好没有从运动的木板B上掉下来,说明物块A到达木板B的一端(最左端或最右端)时和木板B有相同的速度。物体刚要离开斜面(水平面),意味着此时压力(支持力)刚好变为零。带电粒子从两金属板中央射入,刚好穿出偏转电场,意味着粒子从偏转电场的边缘飞出。“轻绳”:质量不计、形变不计,弹力可以突变;只能提供沿绳方向的拉力,不能提供支持力。“轻杆”:质量不计、形变不计,弹力可以突变;既能提供拉力,也能提供支持力。“轻弹簧”:质量不计,形变量较大,弹力不能突变;既能压缩,也能伸长或者恢复原长,所以既能提供拉力,也能提供支持力,也可能弹力为零。弹力的大小符合F=kx。“光滑表面”:不计摩擦。“质点”:形状和大小可以忽略不计,但有质量。“点电荷”:形状、大小及电荷分布状况可以忽略不计,但有电量和质量,形成辐射状非匀强电场。“理想变压器”:没有电能损失(无热损、无磁损),输出功率等于输入功率。“理想电压表”:电压表内阻无限大,相当于断路,只测电压不分电流。“理想电流表”:电流表内阻为零,相当于一根导线,只测电流不分电压。“静止”“匀速直线运动”“平衡状态”“缓慢”:物体所受合力为零,合力做的功为零,动能不变,动量也不变。“弹性碰撞”:系统在碰撞前后动量、动能都不变。“相对静止”“一起运动”:两运动的物体具有相同的速度和加速度。可以考虑使用整体法。“突然”“瞬间”:可能表示弹簧来不及形变。“轻轻地放上”:表示物体无初速度。直线运动中“速度最大”:物体加速度为零,合力为零。“最高(低)点”:物体的竖直速度为零。“弹簧最短或最长”:两端物体速度相同,弹簧的弹性势能最大。……2.示意图一般给出了研究对象的过程特点、位置关系、连接关系等。3.图像中可以获取信息的六个方面:轴、点、线、斜、截、面。轴:对待图像首先关注其横、纵坐标是什么物理量,以便于弄清图像描述的是哪两个物理量之间的关系?是描述进程发展规律还是只表明两者关系?点:图像上的某一个点对应的含义,尤其注意边界点、交点、拐点(转折点)。线:图像是直线还是曲线?是向什么方向发展的?图像是否分段?若分段,对应的各段的差别与联系是什么?斜:图像的斜率有什么含义?图像斜率是正还是负?斜率变化与否、怎么变化?(多数图像问题最关键的就是从切线斜率上的比较去判断图像的正误以及图像应有的发展趋势)(有些物理量可能对应的是切线斜率,而有的物理量是对应割线斜率:例如,位移—时间图线为曲线,两时刻间的平均速度对应图线上对应两点连线所表示的割线的斜率)截:图像在两个坐标轴上的截距有什么含义?截距对应的简化物理关系是怎样的?面:图像与坐标轴包围的面积可能代表的物理意义是什么?应该是图像与哪个坐标轴包围的面积?一般在“读找”阶段易发生失误的地方:(1)是否考虑重力,重力加速度约定取多少?(2)物体是在哪个面内运动?(水平?竖直?斜面?)(3)物理量是矢量还是标量?是否需要考虑方向?(4)哪些量是已知量,哪些量是未知量?(知道了什么?求什么?)(5)关键词句的含义是什么?(6)注意题目中括号里的文字(往往是最重要的);(7)是否抓住了图像上的关键点?是否注意到了通过图像所给的暗示及条件?(8)选择题中选错误的还是正确的?(9)区分物体的性质和所处的位置:如物体是导体还是绝缘体?是轻绳、轻杆还是轻弹簧?物体是在圆环的内侧、外侧还是在圆管内或是套在圆环上?(10)容易看错的地方还有:横、纵坐标表示位移还是位置?时间还是时刻?哪个物体运动?物体是否与弹簧连接?直径还是半径?粗糙还是光滑?有无电阻?等等。(11)按照题设条件,是否可能出现多种情况(或需要进行讨论)?(12)注意试卷对答题要求的提示:是否有特殊要求(如有效数字位数要求)?要求答在何处?(2023·新课标卷)(多选)一质量为1kg的物体在水平拉力的作用下,由静止开始在水平地面上沿x轴运动,出发点为x轴零点,拉力做的功W与物体坐标x的关系如图所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4,重力加速度大小取10m/s2。下列说法正确的是()A.在x=1m时,拉力的功率为6WB.在x=4m时,物体的动能为2JC.从x=0运动到x=2m,物体克服摩擦力做的功为8JD.从x=0运动到x=4m的过程中,物体的动量最大为2kg·m/s[分析]本题提供信息的方式涉及文字、图像。由于拉力在水平方向,则拉力F做的功为W=Fx,可看出Wx图像的斜率代表拉力F。在物体运动的过程中,根据动能定理可求得x=1m时物体的速度v1,则x=1m时拉力的功率可由P=Fv1求得;x=4m时物体所受拉力做的功由题图可得,滑动摩擦力的大小由题给信息可以求得,则由动能定理可以求得x=4m时物体的动能;从x=0运动到x=2m,物体克服摩擦力做的功可由Wf=μmgx求得;根据Wx图像可知,在0~2m的过程中F1=6N,2~4m的过程中F2=3N,由于物体受到的摩擦力恒为f=4N,则物体在x=2m处速度最大,结合选项A、B分析可得此时的速度,进而求得从x=0运动到x=4m的过程中物体的最大动量。(多选)如图所示,在绝缘的光滑水平面上有两个同样的金属小球相距L,分别带有异号电荷。现给两个小球大小相同、方向相反的初速度,此后两小球发生弹性碰撞并有电荷的充分转移。若除碰撞外只考虑库仑力,当两小球再次相距L时()A.两小球间电场力的大小一定比开始时大B.两小球速度的大小一定比初速度大C.两小球速度是否比初速度大取决于带电量情况D.两小球的速度一定大小相等、方向相反[分析]本题中“绝缘”意味着除碰撞时外,小球电荷不会改变;“光滑水平面”说明没有摩擦且运动状态只在水平方向改变;“同样的金属小球”意味着接触后电量平分;“弹性碰撞”则对应系统动量守恒和动能守恒;“再次相距L”则是比较电荷间库仑力时有不变量——电荷间距。不确定的因素则有:“分别带有异号电荷”只是约定带电性质,而并未限定各自的电荷量;两小球初速度的约定没有限定两小球初速度的具体方向,两小球可能相向运动,也可能相背离运动。二、标画“标画”就是将题目涉及的问题条件、过程特点、多对象关系在图示中明显地标示出来。这是开始进入信息整合的准备工作。在标画过程中,将“读找”阶段获取的物理条件在图示相应位置标注出来,既可以帮助我们全面分析题给条件避免遗漏,也有助于帮助我们建立相关物理量的关系,引导我们的解题思路。如果通过标画就可以将题设情境基本表现出来,就说明我们标画比较成功。一般“标画”时需要作出基准,例如坐标轴的原点和方向、弹簧原长自由端位置、零势能面、振动中的平衡位置等。“标画”所指的图示包括受力分析图、运动示意图、电路结构图(包括等效电路)、光路图、几何关系图、位置变化图等。尤其在带电粒子运动问题中,轨迹的标画常常是获取相关关系的最重要一步。如图所示,蜘蛛在地面与竖直墙壁之间结网,蛛丝AB与水平地面之间的夹角为45°,A点到地面的距离为1m,已知重力加速度g取10m/s2,空气阻力不计。若蜘蛛从竖直墙上距地面0.8m的C点以水平速度v0跳出,要到达蛛丝,水平速度v0至少为多大?[分析]依据题给情境,到达蛛丝的最小初速度对应平抛轨迹与蛛丝相切。以起跳点为原点画出沿水平和竖直方向的直角坐标系,作出相切时的轨迹图,设从跳出至到达蛛丝的时间为t,由平抛运动规律,相切点坐标x=v0t,y=eq\f(1,2)gt2画出相切点速度合成图,则可得v0=gt由图示几何关系,结合题给数据可得x=y+0.2m这样联立即可求得结果。三、拆列“拆列”是将获取的题目信息、量化条件进行处理,通过确立研究的对象(对谁)、研究的状态或过程(何时),进行适当拆分,以达到合理利用物理规律或化繁为简的目的,将应该呈现的物理规律方程建立起来(列方程)。“拆分”是研究较为复杂问题的最常用的手段。在物理问题中一般拆分主要包括:(1)拆分题干层次以达到“读懂”题目。一般物理问题的题目组成分为三个部分:情境、条件、设问。在理解题意时,可以分层次或段落逐级分开,一步一步确认。(2)拆分研究对象,确立对个体还是某个整体才能符合相应物理规律。在运动和力的相关问题中,我们采用的隔离法就是将研究对象拆分后,通过研究某个物体相关状态进而找到其间相互关系;碰撞问题中,单看碰撞一方,其运动状态变化可能很复杂,难以建立合适的物理方程,但将碰撞双方看成一个系统,则就可以建立动量和能量关系。(3)拆分物理过程,将一个复杂的物理过程或变化分成几个阶段,每一个阶段符合不同的规律,可以建立不同的方程。所谓“列”即是指列出相应研究状态的状态方程、相应过程的过程方程以及辅助的关联方程。在如图所示的装置中,木块B与水平桌面间的接触面是光滑的,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短。[分析]上述创设的情境可以研究的对象涉及子弹、木块以及弹簧,单独研究任何一个,或者子弹与木块,或者子弹、木块与弹簧组成的系统,在题设全过程中适用的规律都不明显,难以建立相应物理方程。而如果将题设过程拆分成子弹击中木块阶段、子弹和木块一起挤压弹簧阶段,则在第一阶段子弹与木块两者组成的系统虽机械能不守恒但动量守恒,可以建立动量守恒方程;在第二阶段子弹与木块组成的系统动量不再守恒,但包含弹簧在内组成的系统机械能守恒,因此可以建立包含弹性势能、动能在内的机械能守恒方程。因而如果已知子弹和木块的质量、子弹的初速度,就可以求出子弹击中木块后瞬间的共同速度以及其后弹簧的最大弹性势能;若再已知弹簧劲度系数,则还可求弹簧最大压缩量等。四、算检“算检”就是指将已经建立的相关方程联立求解,并对答案进行取舍和说明,包括对答案合理性的分析、可能性的讨论以及对应条件界定。即将数学求解的结果回归到物理问题中,给出物理问题的答案说明。如图甲所示,在一个点电荷Q形成的电场中,Ox坐标轴与它的一条电场线重合,坐标轴上A、B两点的坐标分别为2.0m和5.0m。放在A、B两点的试探电荷受到的静电力方向都跟x轴的正方向相同,静电力的大小跟试探电荷所带电荷量的关系图像如图乙中图线a、b所示,放在A点的电荷带正电,放在B点的电荷带负电。求:(1)B点电场强度的大小和方向;(2)点电荷Q的电性,并说明理由;(3)点电荷Q的位置坐标。[分析]本题考查的是点电荷形成的电场。根据题中试探电荷带电性质、受力方向和从图
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