歐姆定律極值問題范例6篇

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歐姆定律極值問題

歐姆定律極值問題范文1

關鍵詞:小學語文;閱讀;教學

中圖分類號:G632 文獻標識碼:B 文章編號:1002-7661(2015)03-094-02

一、用數學的方法來定義物理概念。

在中學物理中常用到的比值定義法,所謂比值定義法就是用兩個基本的物理量的“比”來定義一個新的物理量的方法。比值法定義的基本特點是被定義的物理量往往是反映物質最本質的屬性,它不隨定義所用的物理量的大小取舍而改變。如:密度、壓強、速度、加速度,功率、電場強度,電容等物理量的定義。

中學物理中的許多定律,例如電阻定律、歐姆定律、牛頓第二定律、氣體實驗三定律,光的折射定律等都是從實驗出發,經過科學抽象為物理定律,最后運用數學語言把它表示為物理公式的。這是研究物理的基本方法之一。

物理學中常常利用數學知識研究問題,以高中物理“直線運動”這一章為例,就要用極限概念和圖像研究速度、加速度和位移;用代數法和三角法研究運動規律和軌跡;用矢量運算法則研究位移與速度的合成和分解等。另外,物理學中常常運用數學知識來推導物理公式或從基本公式推導出其它關系式,這樣既可以使學生獲得新知識,又可以幫助他們領會物理知識間的內在聯系,加深理解。

二、用數學方法處理物理問題

在中學物理學習中常用的數學方法可以分為圖像法、極值法、近似計算法、微元法等各類。

1、圖像法。物理圖像是一種非常形象的數字語言和工具,利用它可以很好地描述物理過程,反映物理概念和規律,推導和驗證新的規律,物理圖像不僅可以使抽象的概念形象化,還可以恰當地表示語言難以表達的內涵,用圖像解物理問題,不但迅速、直觀,還可以避免復雜的運算過程。

例如:如圖所示,甲、乙兩光滑斜面的高度和斜面的總長度都相同,只是乙斜面由兩部分組成,將兩個相同的小球從兩斜面的頂端同時釋放,不計拐角處的機械能損失,試分析兩球中誰先落地。

解析:甲、乙兩光滑斜面的高度相同,又不計拐角處的機械能損失,因此兩球的機械能君守恒,即落地時兩球速度大小相同。由于斜面的傾斜程度不同,對兩小球進行受力分析可知,乙圖中,小球在前部分的加速度大于甲,后部分的加速度小于甲。將乙的兩部分υ─t圖線合并后與甲相比,則其前部分υ─t圖線斜率比甲的斜率大,后部分υ─t圖線較甲斜率小。同時要使兩圖線與t軸圍成的面積相等,則其υ─t圖象應如圖所示:

由υ─t圖象可知,乙圖中的小球先落地。

2、極值法 極值法是在物理模型的基礎上借助數學手段和方法,從數學的極值法角度進行分析、歸納的數學處理方法。物理極值問題的討論中常用的極值法有:三角函數極值法,二次函數的極值法,一元二次方程的判別式法等。

3、近似計算法。

物理計算中,常用一些數學近似公式:

如:當θ很小時:sinθ= tgθ=θ

借助上述公式結論,在物理估算中常收到一些意想不到的效果。例:在水下1m處放置一個小物塊,問當從水面正上方向下看時,物體離水面深度為多少?

解析:水面下物體A所發出的光線經水面折射,其像點A’,光路如圖所示。

,

當人眼從水面正上方往下看時,a、r兩角都應接近零度。因此有:tgr ≈ sinr,tga ≈ sina

由光的折射定律,則有:

所以當從水面正上方向下看時,物體離水面深度為1/n米

4、微元法。微元法是分析、解決物理問題中的常用方法,也是從部分到整體的思維方法。它是將研究對象(物體或物理過程)進行無限細分,從其中抽取某一微小單元即“元過程”,進行討論,每個“元過程”所遵循的規律是相同的。對這些“元過程”進行必要的數學方法或物理思想處理,進而使問題求解。如:用微元法推導勻變速直線運動位移與時間關系。

做勻變速直線運動的物體,其速度與時間圖線下面四邊形的面積可以表示其位移。這一結論的得出就需要用微元法思想。我們研究以初速度v0做做勻變速直線運動的物體,在時間t內發生的位移。物體運動的v-t圖像如圖所示。

把時間t分割成無數多個小的時間間隔t,在v-t圖中,每一個時間間隔起始時刻的瞬時速度由相應的縱坐標表示。在每一個時間間隔內,我們認為物體做勻速直線運動。在v-t圖中,各段位移可以用一個又窄又高的小矩形的面積代表。每個

小矩形的面積之和近似的代表物體在整個過程中的位移。為了精確一些,可以把運動過程劃分為更多的小段,如圖乙,用所有這些小段的位移之和,近似代表物體在整個過程中的位移。

三、應用數學方法來分析、解決物理問題時應該注意的一些問題

1、理解物理公式或圖像所表示的物理意義

物理公式中運用數學知識時,一定要使學生弄清物理公式或圖像所表示的物理意義,不能單純地從抽象的數學意義去理解物理問題,要防止單純從數學的觀點出發將物理公式“純數學化”的傾向。 如在電容的概念教學時筆者就發現有一大部分學生認為電容與電荷量成正比,與電壓成反比。

2、表達物理概念或規律的公式都有自己的適應條件

在運用數學解決物理問題時,一定要使學生弄清物理公式的適用條件和應用范圍。例如,真空中庫侖定律的公式只適用于兩個相對靜止的點電荷。值得注意的是,如果從“純數學化”觀念來看,當r0時,F∞,但這樣的討論在物理上是毫無意義的,這時Q1,Q2的相互作用是很復雜的,庫侖定律描述不了它們之間的相互作用。

3、數學的解與物理的解的統一

如果由建立的數學模型,應用數學方法解出的數學的解都不符合物理實際意義,并不能只是簡單下個無解的結論,而是應該對原數學模型作仔細的分析與反思,找到其潛在的問題,并對原數學模型進行修正。

歐姆定律極值問題范文2

在中學物理教學中大量遇到的是連續變化的物理量。所謂連續,包括兩方面的含義:一方面從時間上來說,它是隨時間而連續變化的;另一方面從數值上來說,它的數值也是連續變化的。這種連續變化的物理量通常稱為模擬量。例如,描述物體特征的溫度、顏色、壓力、流量、位移、轉速以及電壓、電流等都是連續變化的。

以下精編一組課堂教學中的習題,幫助學生認識和鞏固“連續變化”的觀點,拓寬解題思路,激發學習物理的興趣。

例1.如圖1所示,湖面上有一個半徑為45 m的圓周,AB是它的直徑,在圓心O和圓周上的A點分別裝有同樣的振動源,振動情況相同,激起的波在湖面上傳播的波長是10 m。若一只小船在B處恰好感覺不到振動,它沿圓周慢慢向A劃行,在到達A之前的過程中還有幾次感覺不到振動?( )

A.8次 B.9次 C.5次 D.2次

【解析】:由波的干涉原理知,波程差為?駐?姿處振動減弱,船在B處和A處的波程差均為OB-AB=R=45 m=4.5?姿,C為AO垂直平分線上的點AC-OC=O?姿,根據位移變化的連續觀點,在從-4.5λ~0λ~4.5λ變化過程中,必有3.5λ,2.5λ,1.5λ,0.5λ,-0.5λ,-1.5λ,-2.5λ,-3.5λ,共有8處減弱點,故選A項。

例2.一個壁厚均勻的空心球殼用一根長線把它懸掛起來,先讓空腔中充滿細沙,然后讓細沙從球底部的小孔緩慢流出來。如果讓球小角度擺動,那么在細沙漏出過程中振動周期的變化情況

( )

A.變大 B.變小

C.先變大后變小 D.先變小后變大

【解析】:在“滿”和“空”始、末兩狀態時,重心在球的幾何中心上,細沙下漏過程中球的重心位置變化是連續的,先降低后升高,而單擺的擺長L由重心位置決定,由知周期T先變大后變小。

例3.如圖3,兩個等量同種電荷固定在A,B兩點,在A,B兩點的中垂線上有C,D兩點,將一個檢驗電荷由C點移到D點,該檢驗電荷受到的電場力大?。?)

A.由大變小 B.由小變大

C.先變大后變小 D.不能確定

【解析】:根據電場疊加原理知,AB中點O處和中垂線上無窮遠處兩極端位置的合電場均為零,由“連續變化”觀點知,從EO=0變化到E∞=0過程中,中垂線上某處會出現合電場的極值點,不知C,D兩點位于極值點的何側,故電場力大小不能判定。

例4.如圖4,宇航員進行素質訓練時,抓住秋千桿由水平狀態開始下擺,到達豎直狀態的過程中,飛行員受到重力的瞬時功率變化情況是( )

A.一直增大 B.一直減小

C.先增大后減小 D.先減小后增大

【解析】:根據瞬時功率計算式P=mg×v×cosθ知,從開始到豎直狀態兩個極端位置時功率為零,由“連續變化”觀點知,在蕩到中間某處時刻有最大功率,故選項C正確。

例5.如圖5,AOC是光滑直角型金屬導軌(電阻不計),ab是一根金屬直棒,電阻為R,它從靜止開始在重力作用下由豎直位置落到水平位置過程中,a、b端始終與AO、OC接觸良好,空間存在垂直紙面向里的勻強磁場,則ab棒在上述運動過程中( )

A.感應電流方向始終為ab

B.感應電流方向開始ba,后來變為ab

C.所受安培力大小先變小后變大

D.所受安培力大小先變大后變小

【解析】:因為Oab的面積先增后減,所以磁通量先增后減,由楞次定律知選項B正確;棒ab與AO、OC重合時兩處極端位置時磁通量為零,但磁通量的變化率最大,中間位置時磁通量雖然最大但其變化率最小,故感應電動勢先減小后增大,選項C正確。

例6.如圖6,滑動變阻器AB的總電阻與圖中R阻值相同,電源電動勢為E,內阻不計,當觸頭P從右端A點開始一直滑到B點為止的過程中,電流表的度數將( )

A.逐漸增大 B.逐漸減小

C.先減小后增大到原值 D.先增大后減小到原值

【解析】:設AP段電阻為X。根據串、并聯電路特點和歐姆定律可知:,上式分母存在極大值,IA 有最小值,而觸點P在兩極端位置A,B處時電流表示數均為,故應選C項。

例7.如圖7,甲分子固定在坐標原點O,乙分子位于X軸上,甲、乙分子間的作用力與它們距離的關系如圖7所示,F>0為斥力,F

A.ab加速,bc減速

B.ab加速,到達c時速度最大

C.ac過程,兩分子間的勢能一直減小

D.ad過程,兩分子間的勢能一直增加

【解析】:由于分子間同時存在相互作用的引力和斥力,c處為平衡位置,在abc間距連續變化過程中,分子間引力先增后減,加速度也先增后減,而乙分子的速度變化是連續的,其速度將一直增大,故選項B正確;因ac表現為引力,cd表現為斥力,ac過程引力始終做正功,分子勢能一直在減小,故選項C也正確。

例8.如圖8,一根足夠長的水平滑桿SS′上套有一質量為m的光滑金屬圓環(電阻不計),在桿的正下方與其平行放置一同樣長的光滑水平木質軌道PP′,軸線穿過環的圓心,現使質量為M的條形磁鐵以水平速度v0沿木質軌道向右運動,設磁鐵與圓環的最終速度分別為vM和vm,則( )

A.磁鐵穿過環后,兩者先后停下來

B.圓環可能獲得的最大速度為

C.一定有vM>vm

D.一定有vM

【解析】:根據法拉第電磁感應定律,磁鐵與圓環間存在相互作用的一對內力(類似碰撞問題),在兩者組成的系統內,由動量守恒定律知,磁鐵減速的同時圓環在加速,由于速度變化是連續的,當且兩者速度變化到相同時,共同勻速向右運動,根據Mv0=(m+M)v,選項B正確。

從上列幾例可以歸納如下解題方法:在模擬量的連續變化過程中,要善于找出變化量的極值(最大或最?。话闶前蜒芯康哪M量外推到兩端分析尋找是否有極值,如在兩端出現數值相同,則在變化過程中有一極值,也就是說自然現象中事物發展變化不可能是分裂的、間斷的,總是連續變化的。

參考文獻:

歐姆定律極值問題范文3

一、利用函數求解物理問題

例1.有一支溫度計的刻度均勻但不準確,將它放入冰水混合物中,示數是5℃;放入標準大氣壓下的沸水中,示數是95℃。若放在空氣中示數是32℃,那么室內實際溫度是_________℃。

解析:這支溫度計的刻度是不準確的,但卻是均勻的,因此這些刻度與真實的刻度之間存在著線性的一一對應關系,即一次函數關系。這里可以把不準的刻度作為自變量x,真實的刻度作為因變量y(倒過來也可以),設兩者滿足關系式y=kx+b①,根據題意可知當x=5時,y=0;當x=95時,y=100(標準大氣壓下冰水混合物的溫度為0℃,沸水的溫度為100℃),代入①式,可求得k=■,b=-■,因此有y=■x-■②。再把x=32代入②式,可求得y=30,所以當它的示數為32℃時,室內的實際溫度為30℃。

例2.某課外興趣小組,將塑料小桶中分別裝滿已知密度的四種液體后,用彈簧測力計稱出它們的重力,記錄了下表中的數據。

若小桶中盛滿密度未知的某種液體時彈簧測力計的示數為2.3 N,該液體的密度是___________。

解析:根據二力平衡知識可知,彈簧測力計的示數等于液體的重力加上空桶的重力,即:F=G液+G桶。而液體的重力等于液體的質量乘以g,即:G液=m液g。液體的質量又等于液體的密度乘以它的體積,即:m液=ρ液V液。因此F=ρ液V液g+G桶①。由于小桶中的液體每次都裝滿,故液體的體積V液是一個定值,空桶的重力G桶及g也都是定值。令k=V液g(因V液和g都是定值,故它們的乘積也為定值),b=G桶。因此①式變為F=kρ液+b②,此式為F關于ρ液的一次函數。任取表格中的兩組數據(如:第二組和第三組)代入②式,可解得k=1,b=0.8。因此有F=ρ液+0.8③。最后把F=2.3代入③式,可求得ρ液=1.5 g/cm3。

點評:上述兩題的解法巧妙借助了數學中的函數模型。在兩個量之間建立起一一對應的關系,即函數關系。然后根據條件求出函數表達式,最后通過求解出的函數表達式算出結果。此方法避開了傳統方法中的具體分析,直接利用了數學中函數這個工具進行求解,較為方便。

二、利用極值法求解物理問題

例3.在如圖所示的電路中,電阻R1=8 Ω,R2=10 Ω,電源電壓及定值電阻R的阻值未知。當開關S接位置1時,電流表示數為0.2 A。當開關S接位置2時,電流表示數的可能值在 A到 A之間。

解析:要求開關在位置2時的電流范圍,只要把電流用式子表達出來,然后再求解該式子的最值即可。根據歐姆定律,開關在位置2時的電流等于總電壓去除以此時的總電阻(可用R2+R表達),而總電壓(即電源電壓)是保持不變的,它等于開關在位置1時的電流乘以此時的總電阻,即U=I1(R1+R),因此,當開關在位置2時,電流可表達為I2=■=■,把條件代入,可得I2=■,由于此式子的分子分母都在變,因此不好直接求它的最值。此處,需要進行適當的變換,可以先將分子變為常數,即:I2=■=■=■-■=0.2-■,此時我們可求解出該表達式的最值。由于該表達式中I2隨著R的增大而增大,考慮到實際情況,電阻R的值最小為0(取不到),最大為無窮大(要多大就有多大)。因此,當R=0時,I2取最小值,為0.16 A,當R=無窮大時,I2取最大值,為0.2 A。故電流表示數的可能值在0.16 A到0.2 A之間。

點評:此題的解法借助了數學中的極值法。先把要求的物理量用含有數字和字母的式子表達出來。然后將該表達式進行適當變換,根據自變量的范圍,求出變換后表達式的最大值和最小值。此方法在求解時較為嚴密,不過需要一定的數學基礎。

三、利用數學推導求解物理問題

例4.水平地面上豎直放有一實心銅圓柱體,它對水平地面的壓強為p1,在它底部中央開孔后,它對水平地面的壓強為p2??椎男螤詈痛笮∪鐖D甲所示,其中EFGH為底部孔口。孔的形狀和大小與按圖乙所示對稱切割正方體形成的幾何體的形狀和大小一樣(具體方法是沿四邊形ABFE所在平面和四邊形DCGH所在平面將正方體對稱截去兩塊)。已知正方體中線段AB的長度為圓柱體高的一半,AB=EF=2EH,關于p1與p2大小的判斷,正確的是 ( )

A.p1

C.p1>p2 D.以上三種情況都有可能

解析:設該實心圓柱體的密度為ρ,高為2a,底面積為S;

則它對水平地面的壓強p1=ρg2a=2ρga;

由題意可知,圖乙中,正方體的體積V正=a3;

又由于圖乙中截去的兩塊恰好可拼成一長方體,其體積V切=a?a?■=■;

則圖甲的體積(即挖去部分的體積)V挖=V正-V切=a3-■=■;

于是圓柱體被挖去之后剩余部分對地面的壓力F剩=G柱-G挖=2ρSag-ρ■g=2ρga(S-■);

圓柱體被挖去之后剩余部分的底面積S剩=S-■;

所以p2=■=■=■>2ρga;

即:p1

點評:此題的解法直接利用了數學推導,把要比較的兩個物理量各自表達出來。此題在表達挖去孔后的圓柱體對地面的壓強時有一定難度,把它表達出來后,再對它適當變換,最后進行比較得出結果。

歐姆定律極值問題范文4

【關鍵詞】物理教學;重難點突破;有效方法

重要的、難懂的概念、規律,一直是部分學生學習的嚴重障礙,影響了他們學習物理的興趣和進取精神,這就要求教師在教學中必須把握主次、輕重、詳略、緩急,突出重點、破解難點,下面筆者結合教學中的實踐,以高中物理中的主干知識為依托,和大家分享幾種突破教學重難點的有效方法。

一、類比法

抓住事物之間的共同特征,由此及彼,由形象到抽象,由熟悉到陌生,可以對事物有更清晰的認識,對物理概念或規律有更深刻的理解,它也是發現未知領域的重要方法之一。

如為了研究電場引入了試探電荷(也稱檢驗電荷),但電場中某一點電場的強弱和方向,即電場強度,與放入的試探電荷無關這一點很難理解,我們可以類比風中樹葉的擺動,設置這樣的教學情景:(師)“同學們,外邊有沒有風?”學生急切地向外看,齊聲回答:“有”。師追問:“你們看到的是風嗎?”同學們開始思考這個問題,很快回答說:“不是,是樹葉在擺動”。師:“你能從中得到怎樣的啟發?”學生:“樹梢是用來檢驗有無風及風向的物體。風的大小與有無樹葉及樹葉的大小無關?!鳖愃频?,我們還可以類比影劇院某一位置的觀眾感受到的聲音和光的強弱,重力場強度等。在研究磁場時,則可以大膽類比電場來理解和探究,如引入電流元來研究磁場,用比值法來定義磁場的強弱,用磁感應強度和磁感線來描述磁場等。在研究電場的能的性質時,類比電場強度用比值定義法引入了電勢和電勢差;類比電場線引入了等勢面;抓住電場力做功和重力做功的共同特點,類比重力勢能引入并理解電勢能;類比重力做功與重力勢能的關系,得到了電場力做功與電勢能的關系;類比高度和高度差來理解電勢和電勢差的概念;類比等高線引入并理解等勢線的特點;類比平拋運動、豎直上拋運動處理帶電體在電場中的運動問題。

二、對比法

“有比較,才有鑒別”,如果說類比法是抓住了事物的共同特征,對比法則是為了找出相近事物之間的不同點,從而對事物有更加清晰、準確的認識。

通過列表比較電阻的串聯和并聯,可以清晰地把握串、并聯的基本規律,即電流和電壓特點,進而區分總電阻,電壓或電流分配,功率分配,總功率的關系;通過列表比較安培表的內接法和外接法,認識兩種電路的接法,分析誤差產生的原因,可以準確地分析測量誤差情況,選擇測量電路;通過列表比較滑動變阻器的限流接法與分壓接法,認識兩種電路的接法,滑片的初始位置的要求,分析用電器上電壓和電流的調節范圍,消耗電能情況,有助于在具體問題中正確地選擇控制電路;通過列表比較純電阻電路與非純電阻電路,列舉生活中的實例,了解元件的特點,知道能量轉化關系,進而清楚地認識歐姆定律的適用條件,學會正確處理兩種電路;把v―t圖像和U―I圖像進行比較,準確地認識“斜率”和“面積”的特定意義;把導體的伏安特性曲線和電源的外特性曲線進行比較,明確實驗原理,清晰認識圖像的斜率、面積、截距、交點等的物理意義。

三、等效法

等效法是從事物間的等同效果出發,把實際復雜的現象、過程或問題轉化為等效的問題來研究和處理的方法。利用等效變換把復雜問題變為簡單的、熟知的問題,以便迅速、簡捷地找到解決問題的最佳途徑。這是物理學研究的重要方法,也是解決物理問題的常用方法之一。

如用平均速度來描述變速運動物體運動的快慢;用重心來代替物體所受重力的作用點;用直流電來代替交變電流的有效值;合力與分力之間的關系;合運動與分運動之間的關系;串、并聯電路的總電阻與各電阻之間的關系;為了處理問題的方便,可以將條形磁鐵與通電螺線管,地磁場與條形磁鐵,通電圓環與小磁針(小磁鐵)等效;分析電路動態問題、測定電源的電動勢和內電阻實驗中誤差分析時引入等效電源,導體棒切割磁感線時引入等效長度,分析磁通量時引入等效面積;根據做功和傳遞熱量使系統的內能發生同樣的變化來測定熱功當量,等等。

在處理實際問題時,將物體運動的物理過程進行必要的等效處理,然后類比熟知問題的處理方法,可以做到事半功倍,如將勻減速直線運動等效為反方向的勻加速直線運動,將斜拋至速度變為水平的運動等效為平拋運動,將帶電體在復合場中的運動等效為重力場中的運動。

四、假設法

假設法是一種重要的創造性思維方法,它是以客觀事實和科學的原理為基礎對各種未知事實的猜測,包括對物理現象、物理條件、物理過程及物理狀態等進行合理的假設,然后根據相關的物理知識進行分析、計算和推理。通過假設可以大大降低思維的難度,使問題迎刃而解。

如通過假設接觸面光滑,判斷靜摩擦力的有無及方向;通過假設彈力、靜摩擦力的有無,結合物體的運動狀態,判斷彈力、靜摩擦力是否存在;通過假設靜摩擦力的方向、“桿”模型中彈力的方向,根據計算的結果確定靜摩擦力、彈力的方向;通過假設某一個力達到了臨界值,判斷其他力是否超過臨界值,來確定物體最終的狀態,求解極值問題;通過假設某一物理量達到極大或極小,找到解決問題的突破口,求出物理量的范圍;通過假設電荷的正負、速度的方向、電流的方向、電場的方向、磁場的方向,結合平衡條件、直線運動條件來確定;通過假設參考平面、零勢能面、電勢零點,列方程式或進行相關的比較;通過假設斷路、短路,結合電表的示數情況,分析電路的故障;通過假設回路閉合,根據楞次定律來判斷電勢高低;通過假設氣體體積不變,結合氣體實驗定律和平衡條件來判斷,等等。

【參考文獻】

[1]普通高中課程標準實驗教科書.物理必修(1)[M].北京:人民教育出版社,2010

[2]普通高中課程標準實驗教科書.物理必修(2)[M].北京:人民教育出版社,2010

[3]普通高中課程標準實驗教科書.物理選修3―1[M].北京:人民教育出版社,2010

歐姆定律極值問題范文5

一、近三年高考大綱卷和新課標卷物理試題分析

近三年來,高考大綱卷整體而言呈現出“穩中求變、變中求新、新中求活”的特點,試卷內容、結構和風格均保持穩定,總分為120分。試題沒有出現超出課本知識外的題目,重點考查物理核心內容,考試內容基本上以力學、電學為主,以熱學、光學、近代物理為輔。其中力學占46分,電學占56分,熱學、光學、近代物理各占6分。試卷結構上分為第Ⅰ卷和第Ⅱ卷,第Ⅰ卷有8道選擇題,第Ⅱ卷有2道實驗題和3道計算題。

明年是我區實施新課改后的第一年高考,坊間普遍預測最大可能是使用新課標卷,究竟是使用課標Ⅰ卷還是Ⅱ卷,我們還不得而知,但我們可對近三年的課標卷試題進行重點分析,從中獲得備考啟示。新課標卷全卷總分為110分,分為必考題與選考題。其中必考內容為必修模塊物理1、物理2和選修模塊3-1、3-2的內容,即力學與電學內容(不含振動與波和動量),共占95分;選考內容為選修模塊3-3、3-4、3-5的內容,即熱學、振動與波和光學、原子核物理和動量(占15分)。在結構上仍分為第Ⅰ卷和第Ⅱ卷,其中第Ⅰ卷全是必考題,共有8道選擇題(占48分);第Ⅱ卷既有必考題也有選考題,必考題有2道實驗題和2道計算題,選考題有3個選考模塊,考生可以從中任意選做一個模塊,但不得跨模塊選做。

(一)選擇題

無論是大綱卷還是新課標卷,近幾年高考物理試題選擇題數量均為8個,共48分,所占比重較大。

近三年的大綱卷試題選擇題的考查內容較為穩定,題目數量為力學3個(其中1個考查內容為振動和波),電磁學2個,光學、熱學、原子物理各1個??疾榈闹饕獌热萑缦拢毫W主要考查牛頓運動定律(與運動學結合)、萬有引力與圓周運動、動量和能量、振動和波;電磁學主要考查帶電粒子在電磁場中的運動、法拉第電磁感應定律、楞次定律;熱學主要考查分子動理論、熱和功(熱力學第一定律)、氣體狀態變化;光學主要考查光的反射、折射和全反射、光的干涉與衍射、光電效應;原子物理主要考查氫原子能級躍遷、粒子結構、核反應方程、質能方程。

近三年的新課標卷試題選擇題只考力學和電磁學,題目數量為力學4~5個(其中1個考查內容為萬有引力或衛星問題),電磁學3~4個。由于不再考振動與波、熱學、光學、原子物理,選擇題更注重考查對基礎概念以及基本定理、定律的理解,更突出主干、基礎知識考查,突出能力考查,更重模型、考思想,強化基本方法、聯系社會熱點。比如物體的動態平衡、靜摩擦力的討論、勻加速直線運動、平拋運動、圓周運動、功與能、點電荷電場、平行板電容器、帶電粒子在電場或磁場中的運動、導體棒切割磁感線、理想變壓器等,并且不避陳題,甚至將舊的高考原題翻新。從考查方式上看,2012年以前為單選與多選混排,從2013年開始,選擇題明確指出:“第14~18題中只有一項符合題目要求,第19~21題有多項符合題目要求”。2013年新課標Ⅱ卷還有三選題,2014年兩卷都是5個單選題、3個雙選題,選項的分布更趨于合理且穩定。

結合以上情況預測,2015年高考課標卷選擇題分布情況仍將不變。力學可能考查物體平衡(與摩擦力結合)、勻加速直線運動(與動能結合)、牛頓運動定律(與運動學結合)、萬有引力與天體、圓周運動等;電磁學可能考查幾種常見的電場、電場力做功與能量變化、帶電粒子在電場或磁場中的運動、切割生電并受安培力與運動、法拉第電磁感應定律、楞次定律等。

(二)實驗題

實驗題在高考試題中地位突出,無論是大綱卷還是新課標卷,實驗題不僅重視考查原理、步驟、數據處理、誤差分析,更重視考查考生能否用學過的實驗原理、方法解決新穎、靈活的實驗問題,強化對創新能力的考查(考查知識點見表1和表2)。試題從儀器使用、裝置改造、電路設計、實驗方法等多方面設置新的物理情境。物理實驗題賦分較高(大綱卷17或18分,新課標卷15分),成為歷年高考的熱點內容,但它往往又是考生得分率較低的題。例如,今年高考廣西卷理綜物理試題第22題測物塊的加速度,其原理雖然是考生學過的知識,但利用頻閃相機拍攝是考生沒有實際操作過的,一些考生因產生懼怕心理而丟分,更靈活的在于最后一空要求考生與光滑斜面相對比,絕大多數考生沒能做到,以致該題零分率高達58.7%。又如,第23題要求用伏安法測量某電源的電動勢和內阻,既考實物連線,又考畫圖線,最后要求考生從圖線中求出電動勢和內阻,考查方式很靈活,需要考生具備較高的變通能力。考生的物理實驗能力能否提高以及實驗復習是否有效,是高考能否取勝的關鍵。

(三)計算題

高考計算題命題選材廣泛,一個題目往往涉及多個知識點,能有效地考查考生的思維能力、物理綜合能力和科學素養,側重考查主干核心知識,試題情景有的來源于科研、實驗、生活,有的則是舊題改編。經常考查的核心知識點有:受力分析、物體的平衡;勻速直線運動、牛頓三大定律,平拋運動、圓周運動、萬有引力定律,動能定理、機械能守恒、動量定理、動量守恒,電場力做功與電勢能的改變,帶電粒子在電場中的加速和偏轉,歐姆定律;安培力,洛侖茲力、帶電粒子在磁場中的運動,電磁感應定律等。

大綱卷有3道計算題(考查知識點見表3),其中第24、25題為中等難度以上的考題,區分度較大,而26題為壓軸題,綜合考查考生的閱讀理解能力、綜合分析能力、應用數學知識解決物理問題的能力等多項能力。壓軸題往往含有多個物理過程或多個研究對象,需要應用多個物理概念和規律進行解答,難度最大。

新課標卷比大綱卷少1題(選考模塊中另有1題),只有2道計算題,通常是1道動力學題和1道電磁學題,考查方式和能力要求與大綱卷相似,難度比大綱卷稍容易些(具體考查內容見表4)。

表4 近三年新課標卷計算題

考查知識點及分值分布表

根據以上內容推測,2015年新課標卷計算題仍會延續原有思路:第24題可能仍考查運動學或動力學;第25題可能是一道電學題,考查帶電粒子在電場或磁場中的運動,當然電磁感應中的導體運動情況或功能問題仍有可能是命題的方向。

(四)選考題

新課標卷的選考題體現了新課程的選擇性,一般有3個模塊,每個模塊都是1道選擇題(或填空題,占5分)和1道計算題組成(占10分),共15分,要求考生從中任選一模塊作答。選擇題通常有5個選項,選對分項給分,選錯分項扣分;填空題一般有2個空。從近三年的新課標卷試題可以看出,針對選修3-3,小題多考分子動理論、內能、固體的微觀結構、晶體和非晶體、氣體圖像或實驗定律微觀解釋等基礎知識;大題著重考查氣體實驗定律,常涉及兩部分氣體,結合熱力學定律、受力分析與力的平衡等多個知識點,考查考生的綜合分析能力,有一定難度。針對選修3-4,小題重點考查振動與波的圖像、幾何光學知識、光的干涉與衍射等;大題著重考查光的折射與全反射的計算,而狹義相對論的基本假設、質速關系、質能關系等內容較少涉及。針對選修3-4,小題多考查原子和原子核物理,如玻爾理論、原子核衰變、核反應方程、放射性同位素、結合能、質量虧損、光電效應等;大題重點考查動量守恒定律,且多與能量守恒定律、動量定理等結合,綜合性較強,情景多以碰撞的形式呈現,但難度不及大綱卷。

從近幾年高考的考試大綱看,高考要求考查的知識點的數量和要求基本沒有變化,考查的5種能力(理解能力、推理能力、分析綜合能力、應用數學知識處理物理問題的能力和實驗能力)不變,其中重點考查實驗能力、應用數學知識處理物理問題的能力,而近三年我區高考理綜物理平均分(見表5)可以反映我們的學生在這幾個方面的能力水平。

由表5可見,我區考生的平均分顯然偏低。Ⅰ卷偏低說明許多考生對基本概念、基本規律不理解,對選項的選擇有盲目性,原因可能是我們的課堂缺少啟發,以講代練、以塞代悟現象仍未改變。Ⅱ卷偏低說明許多考生變通能力差,情景想象和推理能力較弱,其原因是許多教師在備考指導中過分倚重資料,對資料不做處理,照本宣科,忽視學生的參與,弱化學生視野的拓展和創新意識的培養;大容量講練,忽視學生知識和技能方面的缺陷,針對性差;缺乏方法總結與引導,學生的綜合分析能力得不到應有提高;學生的時間和情緒管理不當,解題速度偏慢。

三、2015年備考策略

(一)命題預測

綜觀近幾年的高考試題不難發現,物理試題既常規又有所創新,不刻意追求熱點,注重對物理基礎知識和基本能力的考查;注重對分析物理過程、建立物理模型及運用數學知識處理物理問題的綜合能力的考查。2015年高考物理新課標卷命題存在以下可能:

1.穩中求變,平穩過渡。試卷將緊扣教學大綱和考試大綱,題型、題量、分值、難度穩定,但會在穩定中求變,以體現課程改革和考試改革的方向和力度。

2.注重基礎,突出主干。力學中的物體受力分析、牛頓運動定律與運動規律的綜合應用、動量和動量守恒定律的應用、機械能守恒定律及能的轉化和守恒定律,電學中的帶電粒子在電磁場中的運動、有關電路的分析與計算、電磁感應現象及其應用等,仍可能成為命題的重點。

3.強調過程,突顯能力。試卷將以能力立意,重視物理情景和過程的分析,突出考查能力和素質,不僅考查5種學科能力,還會考查建模能力、理論聯系實際能力、語言表達能力等。

4.注重技能,凸顯創新。實驗題仍會有兩題,“一小拖一大”,堅持在考查基本技能的同時,考查考生的遷移能力、創新意識和實驗的科學素養。

(二)備考方略

根據近幾年的命題情況和考試大綱要求,筆者提出以下備考策略:第一輪夯實基礎,照章節復習,從知識入手,構建知識結構,強調技能訓練,此過程做到單元過關;第二輪提升能力,按專題復習,從題型入手,構建能力結構,強調綜合應用,此過程應做到以下幾點:

1.研習考試大綱,注重主干知識復習的深度和非主干知識復習的廣度。在第二輪復習過程中,首先要將所學知識點串成線、拉成面、形成網,將前后知識融會貫通。對于主干知識,要求學生把學習的基點放在對基本概念、基本規律和原理的理解上,總結典型而重要的物理模型、物理過程,拓展問題情景,變換思維角度,反復評估,從而掌握物理學的重要思想和方法。而對于非主干知識,也要重視,不留盲點。

2.注重學科內的綜合訓練。注意對各知識板塊的綜合,特別是力學和電磁學兩大板塊內容的綜合練習應達到一定深度,將力與運動、動量與能量的變化、守恒思想、場的觀念、電磁感應等主干知識有機融合起來,從不同的角度深入剖析,融會貫通,形成整體認識。

3.知識和方法并重,逐步提升能力。各知識板塊的內容雖然各不相同,但基本研究方法、物理模型、規律的表達有著許多共同的特征。在復習過程中要善于對比分析,區別不同點,掌握共同點,以期提高能力。中學物理思維方法有隔離法與整體法、聯想與類比法、等效法、理想模型法、圖像法、合成與分解法、逆向思維法、假設法、微元法、極限法、對稱法、外推法、數學(函數、幾何、歸納、數列、極值)法等。在能力提升方面應突出主干知識,尋找提高能力的支撐點;強化思維訓練,尋找觸類旁通的鏈接點;精選能力型試題,尋找提高能力的切入點。

4.強化題型訓練,提高應試針對性。高考試題題型穩定,仍由選擇題與非選擇題組成。選擇題特別注重對理解能力和推理能力的考查,其難度幾乎僅限于容易題和中檔題,復習時要注重雙基抓落實率、注重方法抓正確率、限時訓練抓解題速度。物理實驗的復習要動手、動腦、聯想和設計,在復習中要求學生重新動手實驗,自己思考分析實驗中出現的現象,歸納整理實驗原理,限時完成適量的設計性、探究性實驗習題。論述計算題訓練首先注意選題要有針對性,應以夯實基礎、追求質量為先,以落在實處為重,適量而精,并做到舉一反三;注意獨立分析、解決問題能力以及批判性思維習慣的培養,讓學生學會反思,不斷將知識和方法轉化為能力;重視應用型知識,突破新情境問題,提高知識和方法的遷移能力。此外,復習訓練應講究規范,要求學生堅持規范地使用物理定律、定理,時間久了必然會加深對規律的理解,能力自然會上升到新的層次;將習題做完整,許多物理題粗一看解題方向似乎很明顯,仔細一解才發現其中隱含著重要的變化及陷阱,因此,做題時務必要完整答題,而不是只抓住解題方向就“作罷”。完整的解答還要有嚴密的邏輯過程、簡明扼要的文字表述、單位處理和數字運算等。

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