困扰学生的“猜测”类问题解析
2011-01-25林贵
林贵
(南安侨光中学 福建 泉州 362314)
随着新课程改革的不断向前推进,许多课改实验区的高考试题出现“你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性作出准确判断”这样一类“猜测”性题型.此类问题选择的物理模型并不是高中生所常见的,而且用考生在高中阶段所学的物理知识通常不能从正面完整解答.此类题型体现了高考命题源于教材,又不拘泥于教材的特点.要得到正确结果,考生必须根据已有的知识和物理事实、条件,运用恰当的方法,进行逻辑推理和论证,对不熟悉的问题作出正确的判断.但对此类题型许多考生会有些迷茫,如何有效地进行“一定的物理分析”呢?总的来说解决此类问题总的指导思想:化现实为理想、化大为小.常用方法有:假设法、极限分析法、特值简算法、量纲比较法等.现举几个实例来说明,不足之处还请同行们不吝赐教.
【例1】(2011年高考福建卷第18题)如图1所示,一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后,两端分别悬挂质量为m1和m2的物体A和B.若滑轮有一定大小,质量为m且分布均匀,滑轮转动时与绳之间无相对滑动,不计滑轮与轴之间的磨擦.设细绳对A和B的拉力大小分别为T1和T2.已知下列四个关于T1的表达式中有一个是正确的,请你根据所学的物理知识,通过一定的分析判断正确的表达式是
分析:本题选择的物理模型滑轮有质量,两边绳子的拉力不再相等,这和考生在高中阶段所接触到的模型轮质量不计,同一根绳子拉力处处相等,形成鲜明的反差.从选项设置来看,不同选项只是系数不同而已,因此所有选项的量纲都一样,不能用量纲来解决本题,只能用一定的方法来计算,就要求考生有较强的推理能力、分析和解决物理问题的能力.
解析:
方法1:试题与平时接触模型不同的原因是滑轮有质量,因此不妨假设滑轮质量为零,这样两边绳子的拉力就相等了,且可设m1>m2.
对于m1满足m1g-T=m1a
对于m2满足T-m2g=m2a
解得
故选项C正确.
方法2:从选项的设置来看,倘若假设m=m1=m2,这样选项容易化简且系统处于静止状态,此时两边绳子拉力相同,T=mg.故选项C正确.
图1
【例2】(2010年高考福建卷第18题)物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才能验证,有时只需通过一定的分析就可以判断结论是否正确.图2所示为两个彼此平行且共轴的半径分别为R1和R2的圆环,两圆环上的电荷量均为q(q>0),而且电荷均匀分布.两圆环的圆心O1和O2相距为2a,连线的中点为O,轴线上的A点在O点右侧,与O点相距为r(r 图2 分析:本题考查物理学方法的使用,本题利用等效法、特殊值法和微元法综合分析比较方便. 解析: 【例3】(2009年高考北京卷第20题)图3所示为一个内、外半径分别为R1和R2的圆环状均匀带电平面,其单位面积带电荷量为σ.取环面中心O为原点,以垂直于环面的轴线为x轴.设轴上任意点P到O点的的距离为x,P点电场强度的大小为E.下面给出E的四个表达式(式中k为静电力常量),其中只有一个是合理的.你可能不会求解此处的场强E,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断.根据你的判断,E的合理表达式应为 图3 解析:本题考查考生对物理知识的理解和应用,可应用假设法与极限法来解,即当R1=0时,对于A选项而言E为负值,此时带电圆环演变为带电圆面,中心轴线上一点的电场强度E>0,故A选项错误.当x=0时,此时要求的场强为O点的场强,由对称性可知EO=0.对于C选项而言,x=0时E为一定值,故C选项错误.当x→∞时E→0,而D选项中E→4πrσ,故D选项错误.所以正确选项只能为B选项.当然,本题也可利用量纲排除A,C两项,具体笔者就不赘述了. 最后,此类问题本身是一个科学问题,考查考生的科学探究能力,体现新课程改革的理念.只有在物理教学中不断实践新课程改革的理念,从知识与技能、过程与方法,情感态度与价值观三个维度培养学生,才能进一步提高学生的科学素养,才能切实提高学生的科学探究能力,才能从“根儿”上解决此类问题.