重视“方法试题”教学与问题解决指导_黑洞论文

必须重视“方法型试题”的教学和解题指导,本文主要内容关键词为:试题论文,重视论文,方法论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

一、何谓“方法型试题”?

高考是重要的选拔性考试,特别强调对能力的要求。在物理科目的高考大纲中已经对有关“理解能力”“推理能力”“分析综合能力”“实验与探究能力”等提出了具体要求。

然而能力高低并不是凭空想象出来的,必须通过对知识的理解,过程的认识、体会以及方法的掌握、运用等方面的训练具体落实。因而高考试题有的比较侧重于知识点;有的比较侧重于过程的分析(尤其是探究或设计性实验题);有的则更侧重于方法的考查。

主要考查物理研究、思维方法的试题简称为“方法型试题”,此类试题近年已日益增多,先来看两条典型的“方法型试题”:

图1

点评 这是一条用半定量分析法求解的方法型试题。

两种情况下,物体从A或C入射,所经路线完全相同。只要比较一路上物体所受支持力的大小,即可比较所受摩擦力的大小(摩擦因数相同),进而比较一路上物体克服阻力做功的多少,就能求出最终答案。

因为物体经过曲面,所以不可能定量计算出两种情况下阻力功的大小。只要用半定量分析法求出物体经凸面和凹面时物体所受支持力的大小,问题就迎刃而解。

解析 ①物体在最高点D时有

答案 A

例2 “黑洞”是一种特殊天体,它的密度很大,对周围物质(包括光子)有极强的吸引力。光子到达“黑洞”表面时,可能绕“黑洞”作圆周运动,甚至可能被“黑洞”吸入。

假如太阳最终演变成“黑洞”,试估计其临界半径(太阳质量为)。

点评 这是一条“科学估猜法”的应用问题,主线是利用量纲进行估算。

先估猜影响临界半径的因素:对于黑洞,连达到光速的光子也逃不出它的引力束缚,因此其临界半径应该与光速c有关。此外,对于有关涉及太阳万有引力的问题,肯定与万有引力常量G及太阳的质量M有关;同时注意到G与M经常以GM方式联系在一起。

点评 这是一条运用微元思想的试题,用“微元法”解题的一般思路如下:

①将所研究的对象分为N等份(直至N→∞、将研究对象进行无限分割),或假设研究对象发生了微小的变化。(被选的微元应具有整体研究对象的基本特征)

②以某个微元为研究对象(或某一微小变化为研究过程),找出所选取的微元(或微小变化)所遵循的物理规律。

③找出微元个体与整个对象(或微小变化与整个物理过程)间的隐含关系,列出对应的数学关系式,通过求和解得整体物理量。

本题的命制目的是遵循“微元法”解题的基本思路,让学生理解、体会并运用“微元法”。

答案 B C D

图2

图3

图4

A.①②B.①③

C.②④D.③④

点评 这是一条将图线法运用到极致的试题,已知的是图线,求解的也是图线,关键在于搞清在题给条件下用图线表示的三个功能关系。

4.如图5所示,水平传送带向左做匀速运动。细线的一端连着铁块M,另一端跨过定滑轮悬吊木块m。设连接M、m的线和传送带足够长,且不计滑轮摩擦,则当铁块M自传送带右端起随带一起向左匀速运动的过程中(M与传送带始终保持相对静止),细线中的拉力大小如何变化?

图5

点评 这是一条运用“极端思维方法”的典型试题。

本题很难用公式或图象法求解,只能用作图方法进行比较。

设M随水平传送带向左匀速运动的速度为v,经A运动到B、C两点,且AB=BC,则M在AB、BC间的运动时间△t相等。设在A、B、C各点,匀速运动速度v沿细线方向的分速分别为,则的大小就分别等于M经A、B、C各点时木块m的上升速度。(见图5)

因为F-mg=ma,所以F=m(g+a),

当a减小时,细线中的拉力将减小。

最简解法 “极端思维方法”。

M从A→B→C随带一起向左匀速运动的过程中,开始时m做加速运动,线中拉力F>mg。到最后,M运动到极左端时,与M相连的细线方向几乎与传送带相平,v沿细线方向的分速大小似似等于v而保持不变,于是m将向上作减速运动,因而最终细线的拉力F≈mg。由此可知,M自传送带右端起随带一起向左匀速运动的过程中,细线中的拉力将逐渐减小。

5.如图6所示,从地面上A点斜向上方发射一枚洲际导弹,导弹在引力作用下沿弹道ACB击中目标B,C为弹道的最高点,离地面高度为h,导弹经C时速度为。另有一个距地面高度也为h并沿圆轨道飞行的卫星,下列结论正确的是

图6

A.弹道ACB为一条抛物线

B.导弹和卫星经C点时的加速度大小相等

C.导弹和卫星经C点时的速度大小相等

D.假设使导弹在A点的发射速度,则此导弹有可能成为人造太阳行星

点评 本题可用“等效思维方法”进行类比求解。

由于导弹在地球引力这个有心力场中一定沿椭圆运动(在很大范围内,导弹所受引力不再是恒力),因而可将它的运动与环绕地球沿椭圆轨道飞行的卫星类比。将导弹经C点的运动与过C做匀速圆周运动的卫星比较时,可把它们与沿着椭圆轨道飞行的卫星在远地点变轨为圆周运动的情况进行类比。

答案 B D

图7

6.如图7,轻弹簧一端固定于墙上,另一端连一个可以视为质点的滑块置于水平面上。开始时弹簧处于自由状态,滑块在O点。现突然给滑块一个水平向左的初速,滑块能到达的最左位置为A。则滑块从A返回O的全过程中,其速度v和加速度a的大小变化情况为

A.一定是v增大,a增大

B.可能是v增大,a减小

C.可能是v先变大,后变小

D.可能是a先变大,后变小

点评 这是一条考查“逆向思维方法”的试题。

在运用“逆向思维方法”的过程中,最容易犯的错误就是认为过程相反的问题,其答案一定相逆,从而造成错选A。

该题故意不提水平面是否光滑,必须让学生自己分析光滑、不光滑两种可能。而在水平面不光滑的情况下,在返回过程中答案与正过程不再相逆:速度最大(加速度最小)的位置不再在O点,而是在O点左侧。

答案 BC

“方法型试题”的求解,关键在于方法的选择和运用要恰当。如果不能进行正确的思考和分析,以致用错了方法,就会使问题复杂化,造成无法求解或答案错误。

三、必须重视“方法型试题”的教学和解题指导

“方法型试题”所涉及的方法,并不指一般意义上的解题方法(用不同的公式、定律,例如用牛顿第二定律或功能关系求解同一条试题),而是在较高层面上对物理研究方法、思维方法的理解和运用。因而对此类方法的掌握,会有一定难度。

然而,这些方法的掌握并不是集中上几堂课就能解决的,必须通过多次接触和练习,才能在潜移默化的过程中认识这些方法,并逐渐加深理解、学会运用。

为此,教师应该在新课教学和系统复习的过程中,有意识地进行物理研究方法、思维方法的渗透和“方法型试题”的解题指导。要充分认识到这是提高学生各项能力的方法基础,因而此类训练不但十分必要,而且长期坚持必有收效。

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