文/廣州市第八十九中學 張振鋒
所謂“物理二級小結論”就是一個特定的物理過程在基本概念、基本規(guī)律下導出的特定關系、結論和一些基本數據1,它是解題方法的歸納和提升,有助于學生理解和應用物理有關知識點,提升答題速度和準確率。
以解決通電直導線之間相關安培力問題為例:(2017年高考全國卷第19題)如圖1,三根相互平行的固定長直導線L1、L2和L3兩兩等距,均通有電流I,L1中電流方向與L2中的相同,與L3中的相反。下列說法正確的是()
圖1
A.L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面垂直
B.L3所受磁場作用力的方向與L1、L2所在平面垂直
C.L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為
D.L1、L2和L1單位長度所受的磁場作用力大小之比為
分析:此題屬于中等難度題目,考查知識點包括安培定則、左手定則、矢量的平行四邊形法則等,考查學生對電磁知識綜合能力的應用。
如果借用兩平行通電直導線“同向吸引,異向排斥”(證明略)二級結論,只需要2步就可以快速解決此題,步驟如下:
(1)根據兩平行通電直導線“同向吸引,異向排斥”結論分別判斷L2和L3對L1的作用力,因為L2和L3電流大小相等,與L1距離相等,可以判斷出兩力大小相等,設為F安(如圖2)
圖2
(2)根據力的平行四邊形法則對兩安培力進行合成,根據兩安培力大小相等,方向夾角為120°可以判斷出合力也為F安,方向與L2和L3的所在平面平行(如圖3)
圖3
利用傳統方法,此題需要應用安培定則和左手定則,至少用三個步驟方能解決此題,當然也可以單獨判斷L1受到的每個磁場的安培力,再對安培力進行合成,但仍需要三個步驟。很多學生容易混淆安培定則和左手定則的左右手使用,導致本題出現判斷錯誤。利用兩平行通電直導線“同向吸引,異向排斥”二級結論回避了安培定則和左手定則,只需要進行力的合成,思維量和能力要求明顯下降,不僅可以快速判斷A選項的對錯,還可以快速得出CD答案的結果。
1.二級小結論具有快捷性。采用二級小結論解決物理問題可以減少思維量,降低解題難度,節(jié)約解題時間,提高解題正確率。例如,用“平拋運動(類平拋運動)物體速度偏轉角正切值是位移偏轉角正切值二倍”結論解決下面這道高考題:(2018年高考全國Ⅲ卷第17題)在一斜面頂端,將甲乙兩個小球分別以v和的速度沿同一方向水平拋出,兩球都落在該斜面上。甲球落至斜面時的速率是乙球落至斜面時速率的()
A.2倍 B.4倍
C.6倍 D.8倍
采取“平拋運動(類平拋運動)物體速度偏轉角正切值是位移偏轉角正切值二倍”結論可以快速得出此題答案:
如圖4所示,設速度的偏轉角為φ,物體位移偏轉角大小等于斜面傾斜角θ因為tanφ=2tanθ,θ不變,φ不變根據、可知,v、與v0成正比根據題目條件甲初速度是乙初速度2倍,可以快速得出
圖4
2.二級小結論具有普適性。物理二級小結論是解題方法的總結和提煉,不僅僅可以解決個別題目,它具有普適性和推廣性,例如“兩條平行通電直導線同向吸引異向排斥”結論可以解決大部分平行通電直導線安培力問題,使用起來方便快捷。
物理二級小結論是指我們在教育教學中,由教材現有的物理概念、物理規(guī)律和原始公式進行歸納提煉、或運用數學推導,得到的在一定條件下成立的結論2,主要針對于某些固定的情景和模型,使用時切忌死搬硬套,而是要建立在理解的基礎上靈活應用,學生過度依賴二級結論,容易思維僵化,不利于學生培養(yǎng)解決物理問題的能力。