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三招审题锦囊一举破题利器

2015-06-05朱木清

中学生理科应试 2015年4期
关键词:图线天体弹力

朱木清

年年岁岁考相似,岁岁年年题不同。这就是高考:有些试题貌似全新,实则包装吓人; 有些试题看似陈旧,可能绵里藏针;有些试题感觉繁琐,往往隐含捷径;决战要素万千,审题环节是“金”。物理审题有其自身特点,要在何处?兹举例说明,以供参考。

一、边读边画,咬文嚼字挖“隐含”

例1 如图1所示,直线ab下方有垂直纸面向里的匀强磁场。现先后两次分别将质子( )和α粒子( )从磁场边界的c点以相同的初速度射入磁场,初速度方向与磁场边界ab成45o角,粒子都能到达磁场边界的d点。不计粒子重力和空气阻力,则两次粒子在磁场中运动,下列说法正确的是( )

A.质子和α粒子的运动轨迹相同

B.质子和α粒子的运动时间相同

C.质子和α粒子的动能相同

D.质子和α粒子的加速度大小相同

解析 本题情景常见,静心入题很有“嚼头”:粒子仅受洛伦兹力f,做匀速圆周运动,根据f⊥v,作出粒子的运动轨迹,如图2所示。题设质子和α粒子初速度相同,它们的质量不等,易知动能不同。但它们的比荷(荷质比)qm 不同,初速度相同,为何轨迹相同?两次粒子在磁场中运动时,由t=14 T=πm2qB ,似乎运动时间不可能相同;根据a= fm =qBvm ,似乎粒子的加速度大小也不同。

再细读发现,题目虽给定了匀强磁场方向垂直纸面向里,但只字未提磁感应强度大小,根据轨迹相同和r=mvqB 公式推知,“两次”磁感应强度大小不同。由于质子和α粒子的比荷为2:1,则前后两次的磁感应强度大小为1:2。再用t=14 T=πm2qB 和t=sv =πr2v ,都会得出运动时间相同结论;用a= fm =qBvm 和a= ,同样都会得出粒子的向心加速度大小相同。

答案:ABD

点评 审题始于读题,目标指向破题。物理读题怎么读?边读边画。画什么?题干上画记号,草稿上画图示,画图像。将题目结构层次,情景特征,关键字眼,标注相应记号。画图示——对象的受力图、过程状态示意图、几何关系图、电路图等;画图像——速度图像、振动图像、波的图像、伏安曲线等。即读题的同时,手要联动,不画图不做物理题。

例2 假设在宇宙中存在这样三个天体A、B、C,它们总在一直线上,天体A离天体B的高度为某一值时,天体A和B以相同角速度共同绕天体C做匀速圆周运动,如图3所示。以下说法正确的是( )

A.天体A做圆周运动的加速度小于天体B做圆周运动的加速度

B.天体A做圆周运动的速度小于天体B做圆周运动的速度

C.天体A做圆周运动的向心力大于天体C对它的万有引力

D.天体A做圆周运动的向心力等于天体C对它的万有引力

解析 题设天体A和B都以相同角速度共同绕天体C做圆周运动,根据 , ,ω相同,rA>rB,可知aA>aB,vA>vB,选项A、B错误。

由加速度aA>aB,设想A、B的质量相同,故知A、B做圆周运动的向心力不仅仅来源于C对A、B的万有引力,还隐含着要计入A、B间的吸引力作用。

天体A的向心力FA= + ,加速度aA= = + ;天体B的向心力FB= - ,加速度aB= = - ,因rA>rB,故可能aA>aB,选项C正确,D错误。

本题若不能理解A、B角速度相同的隐含条件,就可能思维定势得出a= 和v= ,错选A、B、D。

答案:C

点评 挖掘隐含条件是物理解题的关键。物理题陈述中,常见“水平”、“竖直”、“忽略不计”、 “光滑”、“轻质” “缓慢”、“匀速”、 “足够长”、“至少”、“至多” 、“恰能”等学科用语,多是建模的条件依据(理想条件、临界条件、边界条件、极值条件)。

二、转换思维,寻根问底多角度

例3 在地面上空,物体A以速度v1平抛,与此同时,物体B在A正下方距离h处以速度v2竖直上抛,不计空气阻力,则二者在空中运动时的最近距离为( )

A. B.

C. D.

解析 通常解法,选地面为参考,建立固定坐标系,列出二者位置坐标与时间的关系,用两点间距离公式建立起函数联系,再求 函数极值,计算相当复杂。

若注意到二者加速度相同,改用A为参考系研究,则B相对于A做匀速运动,问题变得很简单。如图4所示,B相对A的速度为 , 二者间的最近距离即为图中AC:

答案C

点评 转换思维,有助弄清问题情境,理解命题意图,寻找最佳路径,防止思维“定式”。物理中常用的思维转换方式有:转换参考系,转换研究对象,转换知识角度,转换处理方法,利用等效变换等。

三、定性加定量,该算就算莫死想

例4 “蹦极”是一项刺激的极限运动,运动员将一端固定的长弹性绳绑在踝关节处,从几十米高处跳下。在某次蹦极中,弹性绳弹力F的大小随时间t的变化图像如图5所示,其中t2、t4时刻图线切线的斜率值最大。将蹦极过程近似视为在竖直方向运动,弹性绳中弹力与伸长量的关系遵循胡克定律,空气阻力不计。则下列说法正确的是( )

A.t3~t4时间内运动员处于超重状态

B.t2~t4时间内运动员的机械能先减小后增大

C.t3时刻运动员的加速度为零

D.t4时刻运动员具有向上的最大速度

解析 同学们解答本题大多联系“蹦极”运动现象,可猜测出过程:0→t1,运动员自由下落;t1→t3,运动员向下运动,弹性绳伸长量和弹力由零不断增到最大;t3→t5,运动员向上返回,弹性绳伸长量和弹力由最大不断减小到零。t2和t4两时刻,弹力和重力平衡,速度最大。连蒙带猜得到答案:ABD正确,C错误。

但若追问:凭什么认定t2和t4两时刻,弹力和重力平衡,速度最大?又难以回答,似理不充分。如果从弹力F—时间t图线切线斜率kF-t?=△F△t (弹力F对时间t的变化率)入手,作如下变换:

kF-t?=△F△t =△F△x ·△x△t =kF-x·v,

式中△F△x 等于弹性绳的劲度系数kF-x,为定值,故kF-t?∝v。抓住题设“t2、t4时刻图线切线的斜率值最大”,即可肯定:t2和t4两时刻速率最大,弹力和重力平衡,加速度为零。

答案:ABD

点评 本题利用变量转换,得知弹力F—时间t图线切线斜率(变化率),取决弹性绳的劲度系数kF-x和物体速度v,迅速实现了图像与情境的准确转译。顺便提请关注,利用变量转换,使图线化曲为直,考查图线斜率,也是近年物理图像命题的一个新动向。

例5 机车启动往往有两种方式:以恒定功率(额定功率)启动和以恒定的加速度启动,设机车在水平直路上分别按这两种方式从静止启动,到获得最大速度所用时间分别为 , ,行驶距离分别是 , ,阻力恒定,则比较机车两种启动方式所用时间及其行驶距离,以下说法正确的是( )

A. B. C. D.

解析 作出二者启动过程的速度图像,如图6所示。曲线OBC表示以恒定功率(额定功率)启动,曲线OAD表示以恒定加速度启动。曲线OAD中OA段是匀加速能持续的时间为 ,机车速度达到 。阻力相等,收尾速度vm相同,曲线BC与曲线AD段完全相同。在A点有: 在B点有: ,故曲线上A,B两点对应的牵引力 ,机车的加速度a=F-fm , ,A、B两点切线斜率相等。曲线OB段的割线斜率(对应平均加速度)比OA大,故时间 ,所以到获得最大速度所用时间 ;行驶距离等于曲线曲线OBC和OAD与时间轴围成的面积,所以 。

答案:BC

点评 本题若不借助速度图线分析,过程关系很难直观清晰。物理离不开数学支撑,这也是高考物理对数学能力要求较高的主要原因。

结语 审题是做题的前提,做题只是审题的表达。抓好审题环节,成功一大半。

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