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1、難點(diǎn)39 高考開放型命題求解與思維發(fā)散
所謂開放型命題,是指命題的題設(shè)條件、解析方略或題目結(jié)論具有開放性(多元而不惟一)特點(diǎn)的命題.
●難點(diǎn)磁場(chǎng)
1.(★★★★★)試設(shè)計(jì)一種估算你家電視功率的措施.
2.(★★★★★)某學(xué)生為了測(cè)量一物體的質(zhì)量,找到一種力電轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k),如圖39-1所示,測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓,使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0;而后在其受壓面上放一物體,即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U.
既有下列器材:力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一種,電鍵及導(dǎo)線若干、待測(cè)物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的
2、受壓面上).請(qǐng)完畢對(duì)該物體質(zhì)量的測(cè)量.
(1)設(shè)計(jì)一種電路,規(guī)定力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào),并圖39-1
且使電壓的調(diào)節(jié)范疇盡量大,在方框中畫出完整的測(cè)量電路圖.
(2)簡要闡明測(cè)量環(huán)節(jié),求出比例系數(shù)k,并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量m.
(3)請(qǐng)?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中也許會(huì)浮現(xiàn)的一種問題.
●案例探究
[例1](★★★★)電阻R1、R2、R3連接成圖39-2所示的電路,放在一種箱中(虛框所示),箱面上有三個(gè)接線柱A、B、C.請(qǐng)用多用表和導(dǎo)線設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn),通過在A、B、C的測(cè)量,擬定各個(gè)電阻的阻值,規(guī)定寫出實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)并用所測(cè)值表達(dá)電阻R1、R2、R3.
圖39-2
命題意圖:考察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力及運(yùn)用數(shù)學(xué)
3、知識(shí)解決物理問題的能力,B級(jí)規(guī)定.
錯(cuò)解分析:(1)多數(shù)考生直接測(cè)量A 與 B 、B 與 C 、A 與 C 間電阻值,聯(lián)立起復(fù)雜的方程,而不能求解成果,數(shù)學(xué)能力差.
(2)很少考生能巧妙運(yùn)用導(dǎo)線短接來測(cè)量.
解題措施與技巧:解法一:比較靈活地用導(dǎo)線短接電路進(jìn)行測(cè)量,實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)如下:
(1)用導(dǎo)線連接BC,測(cè)出A、B兩點(diǎn)間的電阻值x;
(2)用導(dǎo)線連接AB,測(cè)出B、C兩點(diǎn)間的電阻值y;
(3)用導(dǎo)線連接AC,測(cè)出B、C兩點(diǎn)間的電阻值z(mì);
則有=+ ①
=+
4、 ②
=+ ③
聯(lián)立①、②兩式得-=- ④
聯(lián)立③、④兩式得R1=
同理可得:R2=,R3=.
解法二:不用導(dǎo)線短接,直接測(cè)量.實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)如下:
(1)測(cè)出A、B兩點(diǎn)間的電阻值x;
(2)測(cè)出B、C兩點(diǎn)間的電阻值y;
(3)測(cè)出A、C兩點(diǎn)間的電阻值z(mì);
則有:=+ ①
=+
5、 ②
=+ ③
解得:R1=[2(xy+yz+xz)-x2-y2-z2]
R2=[2(xy+yz+xz)-x2-y2-z2]
R3= [2(xy+yz+xz)-x2-y2-z2]
圖39-3
[例2](★★★★)如圖39-3所示,長為L,相距為d的兩平行金屬板與電源相連.一質(zhì)量為m帶電量為q的粒子以速度v0沿平行金屬板間的中線飛入電場(chǎng)區(qū)內(nèi).從飛入時(shí)刻算起,A、B兩板間所加電壓變化規(guī)律如圖39-4所示.為了使帶電粒子射出電場(chǎng)
6、區(qū)時(shí)的動(dòng)能最小,求:
(1)所加電壓的周期應(yīng)滿足什么條件?
(2)所加電壓的振幅U0應(yīng)滿足什么條件?
命題意圖:依托帶電粒子在變化的電場(chǎng)中的周期運(yùn)動(dòng),考察理解能力、綜合分析能力、及運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力,B級(jí)規(guī)定.
圖39-4
錯(cuò)解分析:(1)在第一問中,思維缺少發(fā)散能力,只得出 =T的列式,浮現(xiàn)漏解 (2)在第二問中,不能對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)作進(jìn)一步分析,推理出在每周期粒子沿場(chǎng)強(qiáng)方向的位移 Δy = qU0T2/4md,進(jìn)而無法據(jù)隱含條件 ≥△yn求解.
圖39-5
解題措施與技巧:(1)建立平面坐標(biāo)系xoy如圖39-5所示,x軸沿平行金屬板的中線向右,y軸垂直于金屬板向上,原
7、點(diǎn)O位于平行金屬板的中線的最左端.粒子剛射入平行金屬板中的電場(chǎng)區(qū)時(shí),速度的y分量為0.平行金屬板間電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度等于U0/d.這樣帶電粒子在平行金屬板間的速度的x分量等于粒子的入射速度.由此可知帶電粒子穿過平行金屬板間的空間所需的時(shí)間為L/v0.在金屬板間帶電粒子的速度的y分量作周期性的變化,只要周期T滿足條件:
=nT,即T= (n是正整數(shù))
則當(dāng)帶電粒子在nT時(shí)刻射出(只要此時(shí)帶電粒子還沒有落到金屬板上)電場(chǎng)區(qū)時(shí),其速度方向一定是平行于金屬板,動(dòng)能最小,即等于初動(dòng)能.
(2)規(guī)定帶電粒子在nT時(shí)刻不會(huì)落到金屬板的條件可以通過如下措施求得:
帶電粒子在金屬板間受到沿y方向的
8、電場(chǎng)力作用.在入射后的第一種半周期內(nèi),電場(chǎng)力大小等于qU0/d.
帶電粒子沿y方向做勻加速運(yùn)動(dòng),y方向上的位移等于qU0T2/8md.速度的y分量由0增大至qU0T/2md.
在第二個(gè)半周期內(nèi),帶電粒子沿y方向做勻減速運(yùn)動(dòng),速度的y分量逐漸由qU0T/2md減小到0,y方向的位移仍為qU0T2/8md.
于是在第一種周期內(nèi)帶電粒子在y方向的位移Δy=qU0T2/4md.
只要帶電粒子還沒有打到金屬板上,在后來的各周期內(nèi)帶電粒子的位移都為Δy=qU0T2/4md
因此,帶電粒子在nT時(shí)刻還沒有落在金屬板上的條件為:
≥
由此得到所加電壓的振幅U0應(yīng)滿足的條件為:
U0≤(n是正整
9、數(shù))
●錦囊妙計(jì)
一、高考命題特點(diǎn)
老式的物理習(xí)題條件完備、結(jié)論明確,題目條件一般只蘊(yùn)含著惟一成果,稱為封閉性問題.相反,開放性問題則是使題目條件不完備(題目條件對(duì)成果來說不充足)或使題目結(jié)論不明確(不提結(jié)論僅指摸索的方向或范疇)從而使題目條件能蘊(yùn)含著多種成果.開放性命題在題目情景的設(shè)計(jì)上,入門易進(jìn)一步難,在問題的設(shè)計(jì)上,留給考生充足發(fā)揮個(gè)性的思維空間.開放性試題頻現(xiàn)于近幾年高考試卷中,向老式的命題及備考方式提出了新的挑戰(zhàn),要適應(yīng)當(dāng)類試題,必須摒棄老式的“題海戰(zhàn)術(shù)”,充足發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)潛能,培養(yǎng)良好的發(fā)散思維能力.
二、解題思路
第一:仔細(xì)全面審題,從題目的背景中,全面有效地獲取信息:
10、如題設(shè)條件,題中信息材料(或數(shù)據(jù)、或表述、或公式、或圖表)、題目設(shè)問等,將信息進(jìn)行篩選、加工,并與已有的知識(shí)系統(tǒng)對(duì)接,在此基本上,深刻剖析其中的物理情景及物理過程.
第二,在弄清物理情景的基本上,尋找題目的切入點(diǎn)(亦即思維發(fā)散點(diǎn)),通過思維發(fā)散摸索解題根據(jù)(如公式、定理、定律等)及解題途徑.
其審題的思維流程圖如下
●殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練
1.(★★★★)3月23日“和平”號(hào)空間站完畢了它的歷史使命,墜落在浩翰的南太平洋.“和平”號(hào)是20世紀(jì)質(zhì)量最大、壽命最長、載人最多和技術(shù)最先進(jìn)的航天器.它在空間運(yùn)營長達(dá).如圖39-6有關(guān)“和平”號(hào)墜落過程
11、中說法對(duì)的的是
A.“和平”號(hào)進(jìn)入較稠密大氣層時(shí),將與空氣摩擦,空氣阻力大大增長
B.“和平”號(hào)在墜落整個(gè)過程中運(yùn)動(dòng)軌跡是直線
圖39-6
C.“和平”號(hào)在墜落整個(gè)過程中運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線
D.“和平”號(hào)在進(jìn)入大氣層前,高度減少,速度變大
2.(★★★★)A、B兩滑塊在一水平長直氣墊導(dǎo)軌上相碰.用頻閃照相機(jī)在t0=0,t1=Δt,t2=2·Δt,t3=3·Δt各時(shí)刻閃光四次,攝得如圖39-7所示照片,其中B像有重疊,mB=mA,由此可判斷
A.碰前B靜止,碰撞發(fā)生在60 cm處,t=2.5Δt時(shí)刻
B.碰前B靜止,碰撞發(fā)生在60 cm處,t=0.5Δt時(shí)刻
C.碰后B靜止,碰撞發(fā)
12、生在60 cm處,t=0.5Δt時(shí)刻
D.碰后B靜止,碰撞發(fā)生在60 cm處,t=2.5Δt時(shí)刻
圖39-7
3.(★★★★)如圖39-8所示的電路中,滑線變阻器的滑片P從a滑向b的過程中,三只抱負(fù)電壓表的示數(shù)變化的絕對(duì)值分別為ΔU1、ΔU2、ΔU3,下列各值也許浮現(xiàn)的是
A.ΔU1=3 V,ΔU2=2 V,ΔU3=1 V
B.ΔU1=1 V,ΔU2=3 V,ΔU3=2 V
C.ΔU1=0.5 V,ΔU2=1 V,ΔU3=1.5 V
圖39-8
D.ΔU1=0.2 V,ΔU2=1 V,ΔU3=0.8 V
4.(★★★★)如圖39-9所示
13、,在凸透鏡 L 的左側(cè)垂直主軸放置一物體 AB,當(dāng)用黃光照射物體 AB 時(shí),恰在透鏡 L 右側(cè)光屏 P 上得一清晰像,現(xiàn)改用紫光照射物體 AB,仍要在 P 上得到清晰的像,下述哪些措施是也許的
圖39-9
A.保持物體 AB 和透鏡 L 不動(dòng),將光屏 P 合適左移
B.保持物體 AB 和光屏 P 不動(dòng),將透鏡 L 合適右移
C.保持光屏 P 和透鏡 L 不動(dòng),將物體 AB 合適右移
D.保持透鏡 L 不動(dòng),將物體 AB 合適左移,同步將光屏 P 合適右移
圖39-10
5.(★★★★)在水平面上沿一條直線放兩個(gè)完全相似的小物體A和B,它們相距s,在B右側(cè)距B 2s處有一深坑,
14、如圖39-10所示.現(xiàn)對(duì)A物施以瞬間沖量,使物體A沿A、B連線以速度v0開始向B運(yùn)動(dòng).為使A與B能發(fā)生碰撞且碰撞之后又不會(huì)落入右側(cè)深坑中,物體A、B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)應(yīng)滿足什么條件?設(shè)A、B碰撞時(shí)間很短,A、B碰撞后不再分離.
6.(★★★★)試估算國內(nèi)各江河每年流入海洋的水流量.
(地表的太陽常數(shù)k=3.8 J/min·cm2)
難點(diǎn)39 高考開放型命題求解與思維發(fā)散
[難點(diǎn)磁場(chǎng)]
1.打開電視將音量調(diào)至適中位置,停止家中其她用電器,然后仔細(xì)觀測(cè)并記錄自家使用的電度表的轉(zhuǎn)盤速度.假若轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一圈所用時(shí)間約50s,而該電度表上標(biāo)明每千瓦小時(shí)轉(zhuǎn)1200圈.由此可估算出這臺(tái)電視的功
15、率為:
W≈60 W.
2.(1)如圖39′-1
圖39′-1
(2)k =;m = ()m0
(3)一方面,在實(shí)際測(cè)量中,待測(cè)物體質(zhì)量不也許過大,由于
當(dāng) m 很大時(shí),輸出電壓亦很大,從而有也許超過輸出端電壓表的量程;另一方面,倘若電源電壓不夠,也易使輸出電壓調(diào)不到零,從而引起問題的產(chǎn)生。
[殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練]
1.ABC 2.AC 3.BD 4.ABC
5.設(shè)物體A、B的質(zhì)量均為m,它們與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,若使A、B可以碰撞須有A開始的動(dòng)能不小于克服摩擦力做的功,即mv02>μmgs ①
解出μ<
16、 ②
設(shè)A與B碰撞之前瞬間的速度為v1,碰撞后A、B共同的速度為v2,由動(dòng)能定理:
μmgs=mv02-mv12 ③
解出:v12=v02-2μgs ④
由動(dòng)量守恒定律:mv1=2mv2
17、 ⑤
解出:v2= ⑥
A、B碰撞后一起以v2開始運(yùn)動(dòng),不落入深坑中的條件是它們的動(dòng)能不不小于克服摩擦力做的功即·2m·v22<μ·2mg·2s ⑦
由④⑥⑦解出:μ>
因此要滿足題目規(guī)定,物體與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ必須滿足:>μ>
6.海洋與陸地間進(jìn)行著水循環(huán)運(yùn)動(dòng),即海洋表面的水通過蒸發(fā)變成水汽,水汽上升到空中隨氣流運(yùn)營,被輸送到大陸上空,凝結(jié)降水,再匯流入海.國內(nèi)每年流入海洋的水流質(zhì)量約等于輸送到國內(nèi)大陸上空的水汽質(zhì)量,這即是解題根據(jù):
一年內(nèi)地球表面吸取的太陽能:
Q=k·tS球(t為太陽的年照射時(shí)間)
一年內(nèi)海洋吸取的太陽能:Q′=×(×Q)
海洋總的蒸發(fā)量
m==ktS球(設(shè)海水年平均溫度約為24℃,海水汽化熱λ≈2.45×10 J/kg)
輸送到中國上空的水汽質(zhì)量m′=·m=ktS中,設(shè)S中=9.6×1012 m2代入求得:m中≈29000億噸.