朱木清
年年歲歲考相似,歲歲年年題不同。這就是高考:有些試題貌似全新,實則包裝嚇人; 有些試題看似陳舊,可能綿里藏針;有些試題感覺繁瑣,往往隱含捷徑;決戰(zhàn)要素萬千,審題環(huán)節(jié)是“金”。物理審題有其自身特點,要在何處?茲舉例說明,以供參考。
一、邊讀邊畫,咬文嚼字挖“隱含”
例1 如圖1所示,直線ab下方有垂直紙面向里的勻強磁場。現(xiàn)先后兩次分別將質(zhì)子( )和α粒子( )從磁場邊界的c點以相同的初速度射入磁場,初速度方向與磁場邊界ab成45o角,粒子都能到達磁場邊界的d點。不計粒子重力和空氣阻力,則兩次粒子在磁場中運動,下列說法正確的是( )
A.質(zhì)子和α粒子的運動軌跡相同
B.質(zhì)子和α粒子的運動時間相同
C.質(zhì)子和α粒子的動能相同
D.質(zhì)子和α粒子的加速度大小相同
解析 本題情景常見,靜心入題很有“嚼頭”:粒子僅受洛倫茲力f,做勻速圓周運動,根據(jù)f⊥v,作出粒子的運動軌跡,如圖2所示。題設(shè)質(zhì)子和α粒子初速度相同,它們的質(zhì)量不等,易知動能不同。但它們的比荷(荷質(zhì)比)qm 不同,初速度相同,為何軌跡相同?兩次粒子在磁場中運動時,由t=14 T=πm2qB ,似乎運動時間不可能相同;根據(jù)a= fm =qBvm ,似乎粒子的加速度大小也不同。
再細讀發(fā)現(xiàn),題目雖給定了勻強磁場方向垂直紙面向里,但只字未提磁感應(yīng)強度大小,根據(jù)軌跡相同和r=mvqB 公式推知,“兩次”磁感應(yīng)強度大小不同。由于質(zhì)子和α粒子的比荷為2:1,則前后兩次的磁感應(yīng)強度大小為1:2。再用t=14 T=πm2qB 和t=sv =πr2v ,都會得出運動時間相同結(jié)論;用a= fm =qBvm 和a= ,同樣都會得出粒子的向心加速度大小相同。
答案:ABD
點評 審題始于讀題,目標(biāo)指向破題。物理讀題怎么讀?邊讀邊畫。畫什么?題干上畫記號,草稿上畫圖示,畫圖像。將題目結(jié)構(gòu)層次,情景特征,關(guān)鍵字眼,標(biāo)注相應(yīng)記號。畫圖示——對象的受力圖、過程狀態(tài)示意圖、幾何關(guān)系圖、電路圖等;畫圖像——速度圖像、振動圖像、波的圖像、伏安曲線等。即讀題的同時,手要聯(lián)動,不畫圖不做物理題。
例2 假設(shè)在宇宙中存在這樣三個天體A、B、C,它們總在一直線上,天體A離天體B的高度為某一值時,天體A和B以相同角速度共同繞天體C做勻速圓周運動,如圖3所示。以下說法正確的是( )
A.天體A做圓周運動的加速度小于天體B做圓周運動的加速度
B.天體A做圓周運動的速度小于天體B做圓周運動的速度
C.天體A做圓周運動的向心力大于天體C對它的萬有引力
D.天體A做圓周運動的向心力等于天體C對它的萬有引力
解析 題設(shè)天體A和B都以相同角速度共同繞天體C做圓周運動,根據(jù) , ,ω相同,rA>rB,可知aA>aB,vA>vB,選項A、B錯誤。
由加速度aA>aB,設(shè)想A、B的質(zhì)量相同,故知A、B做圓周運動的向心力不僅僅來源于C對A、B的萬有引力,還隱含著要計入A、B間的吸引力作用。
天體A的向心力FA= + ,加速度aA= = + ;天體B的向心力FB= - ,加速度aB= = - ,因rA>rB,故可能aA>aB,選項C正確,D錯誤。
本題若不能理解A、B角速度相同的隱含條件,就可能思維定勢得出a= 和v= ,錯選A、B、D。
答案:C
點評 挖掘隱含條件是物理解題的關(guān)鍵。物理題陳述中,常見“水平”、“豎直”、“忽略不計”、 “光滑”、“輕質(zhì)” “緩慢”、“勻速”、 “足夠長”、“至少”、“至多” 、“恰能”等學(xué)科用語,多是建模的條件依據(jù)(理想條件、臨界條件、邊界條件、極值條件)。
二、轉(zhuǎn)換思維,尋根問底多角度
例3 在地面上空,物體A以速度v1平拋,與此同時,物體B在A正下方距離h處以速度v2豎直上拋,不計空氣阻力,則二者在空中運動時的最近距離為( )
A. B.
C. D.
解析 通常解法,選地面為參考,建立固定坐標(biāo)系,列出二者位置坐標(biāo)與時間的關(guān)系,用兩點間距離公式建立起函數(shù)聯(lián)系,再求 函數(shù)極值,計算相當(dāng)復(fù)雜。
若注意到二者加速度相同,改用A為參考系研究,則B相對于A做勻速運動,問題變得很簡單。如圖4所示,B相對A的速度為 , 二者間的最近距離即為圖中AC:
。
答案C
點評 轉(zhuǎn)換思維,有助弄清問題情境,理解命題意圖,尋找最佳路徑,防止思維“定式”。物理中常用的思維轉(zhuǎn)換方式有:轉(zhuǎn)換參考系,轉(zhuǎn)換研究對象,轉(zhuǎn)換知識角度,轉(zhuǎn)換處理方法,利用等效變換等。
三、定性加定量,該算就算莫死想
例4 “蹦極”是一項刺激的極限運動,運動員將一端固定的長彈性繩綁在踝關(guān)節(jié)處,從幾十米高處跳下。在某次蹦極中,彈性繩彈力F的大小隨時間t的變化圖像如圖5所示,其中t2、t4時刻圖線切線的斜率值最大。將蹦極過程近似視為在豎直方向運動,彈性繩中彈力與伸長量的關(guān)系遵循胡克定律,空氣阻力不計。則下列說法正確的是( )
A.t3~t4時間內(nèi)運動員處于超重狀態(tài)
B.t2~t4時間內(nèi)運動員的機械能先減小后增大
C.t3時刻運動員的加速度為零
D.t4時刻運動員具有向上的最大速度
解析 同學(xué)們解答本題大多聯(lián)系“蹦極”運動現(xiàn)象,可猜測出過程:0→t1,運動員自由下落;t1→t3,運動員向下運動,彈性繩伸長量和彈力由零不斷增到最大;t3→t5,運動員向上返回,彈性繩伸長量和彈力由最大不斷減小到零。t2和t4兩時刻,彈力和重力平衡,速度最大。連蒙帶猜得到答案:ABD正確,C錯誤。
但若追問:憑什么認(rèn)定t2和t4兩時刻,彈力和重力平衡,速度最大?又難以回答,似理不充分。如果從彈力F—時間t圖線切線斜率kF-t?=△F△t (彈力F對時間t的變化率)入手,作如下變換:
kF-t?=△F△t =△F△x ·△x△t =kF-x·v,
式中△F△x 等于彈性繩的勁度系數(shù)kF-x,為定值,故kF-t?∝v。抓住題設(shè)“t2、t4時刻圖線切線的斜率值最大”,即可肯定:t2和t4兩時刻速率最大,彈力和重力平衡,加速度為零。
答案:ABD
點評 本題利用變量轉(zhuǎn)換,得知彈力F—時間t圖線切線斜率(變化率),取決彈性繩的勁度系數(shù)kF-x和物體速度v,迅速實現(xiàn)了圖像與情境的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)譯。順便提請關(guān)注,利用變量轉(zhuǎn)換,使圖線化曲為直,考查圖線斜率,也是近年物理圖像命題的一個新動向。
例5 機車啟動往往有兩種方式:以恒定功率(額定功率)啟動和以恒定的加速度啟動,設(shè)機車在水平直路上分別按這兩種方式從靜止啟動,到獲得最大速度所用時間分別為 , ,行駛距離分別是 , ,阻力恒定,則比較機車兩種啟動方式所用時間及其行駛距離,以下說法正確的是( )
A. B. C. D.
解析 作出二者啟動過程的速度圖像,如圖6所示。曲線OBC表示以恒定功率(額定功率)啟動,曲線OAD表示以恒定加速度啟動。曲線OAD中OA段是勻加速能持續(xù)的時間為 ,機車速度達到 。阻力相等,收尾速度vm相同,曲線BC與曲線AD段完全相同。在A點有: 在B點有: ,故曲線上A,B兩點對應(yīng)的牽引力 ,機車的加速度a=F-fm , ,A、B兩點切線斜率相等。曲線OB段的割線斜率(對應(yīng)平均加速度)比OA大,故時間 ,所以到獲得最大速度所用時間 ;行駛距離等于曲線曲線OBC和OAD與時間軸圍成的面積,所以 。
答案:BC
點評 本題若不借助速度圖線分析,過程關(guān)系很難直觀清晰。物理離不開數(shù)學(xué)支撐,這也是高考物理對數(shù)學(xué)能力要求較高的主要原因。
結(jié)語 審題是做題的前提,做題只是審題的表達。抓好審題環(huán)節(jié),成功一大半。