专题03 辨析法-高中物理八大解题方法 含解析.doc
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1、辨析法物理高考新题型:辨析题的解法江苏省特级教师 戴儒京笔者对物理高考试卷长期研究,发现最近几年出现与众不同的新题型,此题型题以高考上海卷为最多,笔者不妨称其为错误辨析题,或错误纠正题,或辨析题。一、 辨析题的形式辨析题通常是先出题干,象一般的物理题一样,给出已知条件和要求的问题,与一般的物理题不同的是,然后以“某同学的解法如下”为开始,给出“某同学”对此题的解,最后问道“你认为这个结果正确吗?请对该解法作出评价并说明理由。”或“你同意上述解法吗?若同意,求出;若不同意,则说明理由并求出你认为正确的结果。”二、 辨析题的优点辨析题中,通常“某同学”的解法是错误的,但是,这个错误不是明显的公式或
2、计算的错误,而是似是而非,或者对物理概念及物理规律理解的错误,或者对物理状态及物理过程分析的错误,符合当前对考核多元化的要求,即不仅考查知识和技能,而且考查过程和方法。这样的题目,有利于考查学生的理解能力和分析能力,就是对物理概念和物理规律的深入理解和及对物理状态和物理过程的正确分析。在教学中我们发现,这些题都是学生容易出现错误的地方,用这样的题目对他们进行训练,有利于避免类似的错误。下面通过例题说明。一、力学1 细绳与弹簧如图1所示,一质量为m的物体系于长度分别为l1、12的两根细线上,11的一端系在天花板上,与竖直方向夹角为,l2水平拉直,物体处于平衡状态,现将l2剪断,求剪断瞬间物体的加
3、速度。 图1 图2(1) 下面是某学生对该题的一种解法:解:设l1线上拉力为T1,12线上拉力为T2,重力为mg, 物体在三力作用下保持平衡:T1cos=mg, T1sin=T2,所以T2=mgtan.剪断线的瞬间,T2突然消失,物体即在反方向获得加速度,因为mgtan=ma, 所以a= gtan, 方向在T2反方向。你认为这个结果正确吗?请对该解法作出评价并说明理由。(2)若将图1中的细线l1改为长度相同、质量不计的轻弹簧,如图2所示,其他条件不变,求解的步骤与(1)完全相同,即a= gtan,你认为这个结果正确吗?解:(1)结果不正确。因剪断线l2的瞬间,T2突然消失,T1也要发生变化。将
4、重力mg加以分解,其沿l1方向的分力为F1=mg cos,由于此时小球速度v=0,所以T1变为:T1- mg cos=0,即T1= mg cos(上解中T1=mg /cos),重力沿垂直于l1方向的分力为F2=mg sin,则a=gsin,方向垂直于l1。(2)结果正确。因剪断线l2的瞬间,T2突然消失,但弹簧l1的长度不能发生突变,T1的大小和方向都不发生变化。讨论:如果三个力是抽象的力,若F1、F2、F3三力平衡,撤去F1的瞬间,物体的加速度为:a=F1/m, 其方向与F1方向相反。对于具体的力,如本例,要具体分析其变化情况。2 运动学要求摩托车由静止开始在尽量短的时间内走完一段直道,然后
5、驶入一段半圆形的弯道,但在弯道上行驶时车速不能太快,以免因离心作用而偏出车道求摩托车在直道上行驶所用的最短时间有关数据见表格某同学是这样解的:要使摩托车所用时间最短,应先由静止加速到最大速度 V140 m/s,然后再减速到V220 m/s,t1 = = ; t2 = = ; t= t1 + t2你认为这位同学的解法是否合理?若合理,请完成计算;若不合理,请说明理由,并用你自己的方法算出正确结果分析:按照该同学的解法,那么,摩托车在直道上的位移为,由于大于直道长度,所以非出事不可。因此是不合理的。正确的解:解法1 公式法:根据以上原因,摩托车的最大速度应小于40,设为,则摩托车在直道上运动的长度
6、为,解得。所以,。解法2 图象法:画出草图如下:则摩托车在直道上运动的长度为,又,三式联立解得:,所以。3卫星一卫星绕某行星做匀速圆周运动,已知行星表面的重力加速度为,行星的质量M与卫星的质量m之比M/m=81,行星的半径R行与卫星的半径R卫之比R行/R卫=3.6, 行星与卫星之间的距离r与行星的半径R行之比r/R行=60。设卫星表面的重力加速度为,则在卫星表面有:。经计算得出:卫星表面的重力加速度为行星表面的重力加速度的。上述结论是否正确?若正确,列式证明;若错误,求出正确的结果。解:上述结论错误,正确的是:,。所以。从上述数据可知,行星为地球,卫星为月球,讨论:上述解法错误的原因在于没有搞
7、清卫星表面的重力加速度g卫是卫星对其表面物体的引力产生的加速度,故有,其中M卫是卫星的质量,R卫是卫星的半径;而原式中M是行星的质量,r是行星与卫星之间的距离,所求的不是g卫而是卫星绕行星做圆周运动的加速度。可见,对物理量,要搞清它的物理意义,在计算中,可用下标表明它的物理意义。4平抛运动如图3所示,一高度为h=0.2m的水平面在A点处与一倾角为的斜面连接,一小球以v0=5m/s的速度在平面上向右运动。求小球从A点运动到地面所需的时间(平面与斜面均光滑,取g=10m/s2).某学生对此题的解法为:小球沿斜面运动,则:,由此可求得落地的时间t.你同意上述解法吗?若同意,求出所需时间;若不同意,则
8、说明理由并求出你认为正确的结果。解:不同意。因小球离开A点后应做平抛运动,平抛运动的时间为:由 得:。这个结果是否正确,还要看小球平抛的水平距离与斜面的水平边长的关系, 即为所求结果。讨论:假如s, 则式应为-=a 将q2=b/q1代入式得: 解得:=510-8c(取+号),将q1=510-8c代入得:q2=-210-8c.讨论:仔细读题会发现:两个点电荷之间作用力大小为910-4N,应该有两种可能,即两电荷为同号或两电荷为异号,若为同号,当它们合在一起时,求总电量用式;若为异号,当它们合在一起时,求总电量用式。当将式代入式时,出现根号中的数值为负,“山穷水尽疑无路”;当将式代入式时,根号中的
9、数值便为正了,“柳暗花明又一村”。自然现象是复杂的,我们的头脑也要复杂起来。当一种解题思路受阻而走不下去时,要换一种思路;当在一个地方打井打不出水时,要换一个地方打井,而不要在原地继续挖下去了,这就是“多向思维解题法”。某同学求解过程只想到一种可能便以为是全部情况,在解答过程进入绝境时束手无策,没有多向思维的能力。6电场1. 如图所示,带正电小球质量为,带电量为,置于光滑绝缘水平面上的A点.当空间存在着斜向上的匀强电场时,该小球从静止开始始终沿水平面做匀加速直线运动,当运动到B点时,测得其速度,此时小球的位移为.求此匀强电场E的取值范围.()某同学求解如下:设电场方向与水平面之间夹角为,由动能
10、定理,得 =. (1) 由题意可知所以当时, 小球将始始终沿水平面做匀加速直线运动.经检查,计算无误.该同学所得结论是否有不完善之处?若有请予补充.解: 该同学所得结论有不完善之处.为使小球始终沿水平面运动,电场力在竖直方向的分力必须小于等于重力. (2) 得 (3)由(1)得 (4)所以 (5)由(5)得 (6),(6)代入(2)得 .即 2如图,一对平行金属板水平放置板间距为d,上板始终接地,长度为d/2、质量均匀分布的绝缘杆,上端可绕上板中央的固定轴O在竖直平面内转动,下端固定一带正电的轻质小球,其电荷量为q。当两板间电压为U1时,杆静止在与竖直方向OO夹角q30的位置,若两金属板在竖直
11、平面内同时绕O、O顺时针旋转a15至图中虚线位置时,为使杆仍在原位置静止,需改变两板间电压。假定两板间始终为匀强电场。求:(1)绝缘杆所受重力G;(2)两板旋转后板间电压U2;(3)在求前后两种情况中带电小球的电势能W1与W2时,某同学认为由于在两板旋转过程中带电小球位置未变,电场力不做功,因此带电小球的电势能不变。你若认为该同学的结论正确,计算该电势能,若认为该同学的结论错误,说明理由并求W1与W2。【解析】(1)Gsin30Lsin30,解得:G,(2)Gsin30Lsin45,解得:U2U1U1,(3)该同学的结论错误,因为上板接地,板旋转后,板间电场强度发生变化,电场的零势能面改变了,
12、带电小球所在处相对零势能面的位置也改变了,所以小球的电势能也改变了。金属板转动前,带电小球与零势能面间的电势差为U1U1U1,电势能 W1qU1qU1,转动后, U2U2U1,电势能W2qU2qU1,7电磁感应1.如图,宽度L=0.5m的光滑金属框架MNPQ固定板个与水平面内,并处在磁感应强度大小B=0.4T,方向竖直向下的匀强磁场中,框架的电阻非均匀分布,将质量m=0.1kg,电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上,并且框架接触良好,以P为坐标原点,PQ方向为x轴正方向建立坐标,金属棒从处以的初速度,沿x轴负方向做的匀减速直线运动,运动中金属棒仅受安培力作用。求:(1)金属棒ab运动0.5m,框
13、架产生的焦耳热Q;(2)框架中aNPb部分的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系;(3)为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4s过程中通过ab的电量q,某同学解法为:先算出金属棒的运动距离s,以及0.4s时回路内的电阻R,然后代入q=求解。指出该同学解法的错误之处,并用正确的方法解出结果。【解析】(1),,框架产生的焦耳热Q等于克服安培力做功,所以 (2) 因为运动中金属棒仅受安培力作用,,所以,又,所以.注意:x是金属棒ab的位置坐标,而不是金属棒运动的位移,所以,即(3)错误之处:因框架的电阻非均匀分布,所求是0.4s时回路内的电阻R,不是平均值。正确解法:因电流不变,所以。本题考查电磁
14、感应、电路与牛顿定律、运动学公式的综合应用。2.电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.15m,两导轨间距L=0.75 m,导轨倾角为30,导轨上端ab接一阻值R=1.5的电阻,磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值r=0.5,质量m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好,从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端,在此过程中金属棒产生的焦耳热。(取)求:(1)金属棒在此过程中克服安培力的功;(2)金属棒下滑速度时的加速度(3)为求金属棒下滑的最大速度,有同学解答如下:由动能定理,。由此所得结果是否正确?若正确,说明理由并完成本小题;若不正确,给出正确的解答。【答案】(1)下滑过程中
15、安培力的功即为在金属棒和电阻上产生的焦耳热,由于,因此 (2)金属棒下滑时受重力和安培力 由牛顿第二定律 (3)此解法正确。 金属棒下滑时重力和安培力作用,其运动满足上式表明,加速度随速度增加而减小,棒作加速度减小的加速运动。无论最终是否达到匀速,当棒到达斜面底端时速度一定为最大。由动能定理可以得到棒的末速度,因此上述解法正确。 【解析】进一步研究,当棒到达斜面底端时,最终是否达到匀速?假设轨道足够长(即能够达到匀速),求此匀速的速度vm.根据力的平衡,解得=,代入数据得=。因为,所以金属棒下滑到最低点时还没有达到匀速运动。【点评】本题考查电磁感应,焦耳定律,动能定理,牛顿定律等综合知识和分析
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