浅谈中考物理双效率题的解题方法——以电热综合题为例

黄 莹

(江苏省镇江市江南学校 212001)

初中物理测验中有一类题型，它涉及多种能量之间的转化.例如能量A转化为能量B,能量B再转化为能量C，若每次能量的转化都不是理想情况，而是存在一定的损耗，那么必然两次转化的效率均小于100%，我们把这样涉及多种能量的转化和计算的题型称为双效率题.

一、分析题型、总体把握

纵观笔者所在地近几年的中考物理试题，不难发现此类型的题目有如下几个特点：

1.分值大、权位重

本地区2014年—2017年连续四年在计算、甚至压轴题中出现双效率题，分值和重要性不言而喻.中考物理试题就是一线教师教学的指挥棒，这样的中考动向让我们必须对这类题型给于足够重视.

2.综合程度强

由于题目涉及多种能量的转化和计算，所以题目中涉及的知识综合程度较强.例如电热综合、力热综合、电磁综合等等.从难度系数上来说，它属于7∶2∶1中的“2”，属于中上难度的题型，也是让学生间拉开分数差距，凸显试题区分度的重点题型.

3.能力要求高

这类题型题目中涉及的物理量往往都有错综复杂的关系，头绪一多，学生在处理起来就显得吃力、甚至无从下手，因此双效率题对学生的能力还是有较高要求的，掌握这种题型的解题方法对于学生而言是非常必要的.

下面笔者就以一道电热综合题为例，谈一谈这类题型的解题方法.

二、典型例题、到位分析

例题全球最大的太阳能飞机依靠太阳能为平均功率为10KW的电动机提供动力，某日，日照持续15h，白天一部分电能全部给超轻薄锂离子电池充电，其充电效率为90%.夜间飞行时，如果锂离子电池将储备的能量全部释放，为电动机提供动力.

(1)求飞机上的电动机工作一天消耗的电能W.

(2)求太阳能电池板提供给锂离子充电的电能W充.

(3)若每秒每平方米太阳能电池板接收太阳辐射的功率为250W/(s·m2),则覆盖在飞机表面的太阳能电池板的面积S至少为多少？(保留一位小数)

解(1)飞机的电动机功率为10KW，飞机昼夜不停的飞行24h.W=P×t=10kw×24h=240kw·h

(2)充电效率：锂离子电能的90%转化为飞机夜间飞行所需的电能.白天日照持续15h，晚上飞机飞行时间为9h.

飞机夜间飞行9h的消耗的电能为W′

W′=P×t晚上=10kw×9h=900kw·h

太阳能电池板提供给锂离子充电的电能W充.

(3)飞机一天消耗的总电能W电

W电=W白+W充=150kw·h+100kw·h=250 kw·h

由于每秒每平方米太阳辐射的功率为250W，且白天日照时间为15h,假设太阳能电池板的面积为S，则：

E=P·S·t

三、方法提炼、科学有效

我们可以尝试借这道题来归纳解双效率题的一般方法，进而由特殊到一般、应用迁移、举一返三.笔者把解题过程分为下列几个步骤：

1.挑重点：筛选出题目中对解题有用的条件

很多地区中考计算题、压轴题都有一个共同特点：题目长、阅读量大.就拿本道题为例，虽然题目体现了物理来源于生活，与生活联系紧密，但“2016年7月26日，全球最大的太阳能飞机阳光动力2号降落在阿联酋阿布扎比机场，完成人类首次太阳能环球飞行的壮举”、 “首次实现昼夜飞行而不耗费一滴燃油，成功地向人们传播了新能源的理念”，这两句话与解题并没有太大关系，这样的题干阅读时可以一带而过，把分析重点放在后面的数据关系上.

2.理转化：看明白题目中涉及哪几种能量之间的转化

理出题目中涉及的几种能量.一般会涉及到的能量有太阳能、电能、机械能、内能、风能、水能等，回忆起计算这些能量的公式.可以直接套用公式的能量有：电能W电=Pt；热传递过程中吸收或放出的热量Q=cmΔt

燃料燃烧放出的热量Q=mq、Q=vq；机械能W机=Pt、W机=Fs

需要根据具体情况确定能量大小的有太阳能、风能、水能等.例如本题中太阳能的大小需要根据接受太阳能辐射的功率、光照时间和太阳能电池板的面积来确定，因此公式为E=pst.

3.清逻辑：弄清涉及转化效率的几个物理量之间的逻辑关系

理解各物理量之间的逻辑关系是解题的关键，我们可以用思维导图的形式展示各物理量之间的关系.本题中太阳能的25%转化为电能，电能又分为白天飞机消耗的电能和晚上给电池充电的电能，而晚上电池能量的90%转化为夜间飞机飞行的动力.

如上图这样的分析方法清晰了各物理量之间的逻辑关系，从而进一步确定各物理量求得的先后顺序，明确解题思路.

4明思路：理清解题步骤、效率水到渠成

在这里充电电能W充相当于总功，飞机夜间飞行的动力W′相当于有用功，因此已知W′的情况下，应用W′除以90%才能得到充电电能W充.

通过对这道例题的分析，我们不难发现做物理题最忌讳没有思路的埋头瞎做，纵观整道题，理出解题思路，明确物理量求得的先后顺序，正确利用公式及变形公式才是合理的解题方法.