学习模式,用模具突出高考的“重围”_点电荷论文

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一、用模型来复习基础知识

1.用模型来理解知识

物理概念和规律都是建立在物理模型基础上的,比如要描述物体的运动,首先就要建立质点模型,否则问题就很复杂,难以研究。同样,要研究一个力做功,先建立一个简单的模型:一个木块受到一个恒力F的作用下运动了x的位移,力F与位移的夹角为θ,得出了W=Fxcos θ;要研究机械能守恒,先建立了自由落体模型。因此,在第一轮同步复习时,我们可以以每章节的物理模型为线索来复习基本知识。比如,电场一章,由于概念抽象,同学们很难掌握。特别是在解这一部分习题时,我们往往不知所措。破解这一章复习的“密码”就是6个典型的电场模型:孤立点电荷电场、一对等量的同种点电荷电场、一对等量的异种点电荷电场、匀强电场、点电荷与带电平板电场,作为高考复习还得再加上一个“涡旋电场”。

对每个模型,我们先要了解模型的基本特点,比如,点电荷电场模型,如图1所示,它的主要特点有:

①离点电荷越近,电场线越密,场强越大;

②在点电荷形成的电场中,不存在场强相同的点;

③点电荷的等势面是以点电荷为球心的一些球面,电场线处处与球面垂直,在球面上场强大小处处相等,方向不同;

④设无限远为零电势处,则正点电荷电场的电势均大于零,负点电荷电场的电势均小于零。

知道了这些特点,对模型也只是做到了“基本了解”,还需要加强实战练习。对每一个模型,我们都可以选择3个以上的典型题加以练习,这样不仅能让物理基本知识更加生动化、具体化,而且能让基本知识更具有实战性,正所谓,实践出真知!

2.用模型来系统化知识

物理模型是高中物理课程的主干知识,抓住了物理模型,就抓住了高中物理的主要知识点,抓住模型之间的联系,也就抓住了知识点之间的联系与纽带。如果把物理知识体系当成一个网络系统,一个物理模型就是网络中的一个结点,物理模型是物理知识体系的基本组成要素。比如,学了力学部分之后,我们可以建立如下的知识结构图。

在对每一个模型进行复习时,从模型的定义、特征、作用,与其他模型之间的联系等方面入手。将这部分的物理模型学完后,对模型进行总结,形成“模型库”,这样在我们的头脑中就能形成清晰的网状知识结构。一旦我们建立了这样的结构,我们就能把握这部分的知识体系,以备需要时及时提取。

二、高考常考的5类模型

1.运动类

高中物理涉及的运动类模型主要有:匀速直线运动、匀变速直线运动(自由落体、竖直上抛)、平抛运动、圆周运动、简谐运动等。由于运动模型是物理中最常见的一种,也是每年高考必考内容。解题时,要深刻领会每种运动形成的条件、具备的特点、处理的方法、适用的规律等。

解析:如图3所示,运动员从A点以水平速度飞出,在空中做平抛运动,落到倾斜雪道上时,运动员靠改变姿势进行缓冲使自己只保留沿斜面的分速度而不弹起,然后运动员在倾斜雪道上做匀加速运动,滑到水平雪道上后做匀减速运动。具体解答略。

点评:对于多过程问题,先按时空顺序将多过程分解成多个“子过程”,然后各个击破即可。

2.动力学类

动力学类模型主要有:机车启动模型、弹簧振子模型、导体棒切割磁感线的动态模型等。解决这类问题的基本思路是:先受力分析,然后求出合力并写出加速度的表达式,再结合物体的状态(速度)判断物体的运动性质。分析时要抓住2个转折点:一是加速度为零的点,二是速度为零的点。

解析:小球B在运动过程中受重力、库仑力、杆的弹力和电场力,小球沿杆方向运动,设小球B离M点的距离为h,由牛顿第二定律得

点评:对于动力学类问题,关键是注意运动状态变化的分析,主要是抓住两点:一是什么原因引起加速度的变化;二是速度大小的变化,速度增加或是减小看速度与加速度的方向关系,若两者方向相同,则加速,若相反,则减速。

3.相互作用类

相互作用类模型包含2个及2个以上的物体,涉及物体间力的作用、动量与能量的传递等,应用的规律往往是各守恒定律。这类模型有:碰撞模型、子弹打木块模型、反冲模型等。

例3如图5所示,静置于水平地面的三辆手推车沿一直线排列,质量均为m,人在极短的时间内给第一辆车一水平冲量使其运动,当车运动了距离L时与第二辆车相碰,两车以共同速度继续运动了距离L时与第三车相碰,三车以共同速度又运动了距离L时停止。车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的k倍,重力加速度为g,若车与车之间仅在碰撞时发生相互作用,碰撞时间很短,忽略空气阻力,求:

(1)整个过程中摩擦阻力所做的总功;

(2)人给第一辆车水平冲量的大小;

(3)第一次与第二次碰撞系统动能损失之比。

解析:第一辆手推车先做匀减速运动,然后与第二辆手推车发生完全非弹性碰撞,合为一体后继续做匀减速运动,再与第三辆手推车发生完全非弹性碰撞,合成一体做减速运动直至停止。具体解答如下:

(1)由于摩擦力做功与碰撞过程无关,只与摩擦力及位移有关,因此,求解摩擦力做功可用整体法求解。设运动过程中摩擦阻力做的总功为W,则

W=-kmgL-2kmgL-3kmgL=-6kmgL。

第一辆车做减速运动,由动能定理有,

点评:相互作用类问题往往与运动类模型组合成综合题,解题时,要注意相互作用过程中涉及动量、能量的变化。

4.流体类

流体类问题是一个难点,它涉及的内容有力学、热学、光学、电磁学,涉及的对象有液体、气体、尘埃、电流、粒子流等。考生遇到这类问题往往感到束手无策。解决的方法是建立符合题意的流体模型,主要有:柱体模型、球体辐射模型、水力发电模型等。

解析:(1)驱动电机的输入功率

点评:太阳能辐射可以建立一个能量辐射模型,即太阳能均匀分布在以太阳为中心,以r为半径的球面上。

5.电学类

电学类模型主要有:场模型(电场、磁场)、电路模型(恒定电路、感应电路)、电源模型(磁变模型、切割模型)等。

例5据报道,1992年7月,美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验,实验取得了部分成功。航天飞机在地球赤道上空离地面约3000km处由东向西飞行,相对地面速度大约,从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星,携带一根长20km,电阻为800Ω的金属悬绳,使这根悬绳与地磁场垂直,做切割磁感线运动。假定这一范围内的地磁场是均匀的。磁感应强度为,且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同。根据理论设计,通过电离层(由等离子体组成)的作用,悬绳可以产生约3A的感应电流,试求:

(1)金属悬绳中产生的感应电动势;

(2)悬绳两端的电压;

(3)航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能(已知地球半径为6400km)。

解析:航天飞机下金属悬绳切割磁感线属于电磁感应现象的切割模型,当它通过电离层放电可构成直流电路。如图6。

点评:本题主要考查学生信息摄取、提炼、加工能力、构建物理模型的抽象概括能力,知识迁移运用能力。解题的关键是从具体情景中构建出切割电源模型、串联电路模型,然后再运用直流电路相关知识解题。

综上所述,物理基本知识是建立在基本模型上的,物理问题也是充分利用现有的模型通过“情景变换”与“模型组合”加工而成的。这就给我们提供了学习与复习物理的最佳途径。可以说只要抓住了物理模型,我们就可以突出高考的重围。当今复习备考中有一句名言:千题万题源于“母题”,其实,这个“母题”从本质上来讲就是模型。一些所谓的压轴难题,也只是将一些基本模型进行变换和组合。解题时,我们只要做到2点:一要透过现象还原物理模型。二要善于将复杂过程分解为多个子过程,将每个子过程用相关的物理模型来取代,然后再联系相关知识求解。只要抓住物理模型并不断地通过训练,我们的复习会更加有效,分析问题、解决问题的综合能力就一定会得到提高。

原标题:高考物理“学会复习”之学模用模,突出高考重围

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