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高中物理计算题的规范化解答

来源:49.83.20.8 作者:admin5 2016/3/14 3:04:31

高中物理计算题的规范化解答

高考试题中计算题是重头戏,也是我们的主要得分点。因此,思想上要引起足够的重视,坚决克服只重结果,忽视过程的想法,从高考题所提供的参考答案可以看出;解题中的文字说明、方程式都是有分数的。规范化解题主要体现以下三个方面:思想方法的规范化,解题过程的规范化,物理语言和书写规范化。
对于物理计算题,试题中明确提出了书写规范化要求,解答应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤,只写出最后答案,不得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。但是,从每次评卷的反馈情况中,发现不少学生的答卷步骤不全,条理不清,符号混淆,书写零乱,遗漏单位等,这不仅给教师的评卷工作造成困难,而且直接影响学生的考试成绩。
计算题的书写规范化,并不是一定要写成“已知”、“求”、“解”等固定的形式(当然,也可以这样写),而是要用最精炼的文字或方程准确的描述物理过程,用富有逻辑性的推理阐明各物理量之间的因果关系,用准确的计算得出最终结果,具体地说,计算题的书写规范化要求应包括下列内容。
一、用语言和字母设出已知量和未知量
1、对于每个物理量,国际上都用约定俗成的英文或希腊字母表示,假设物理量时,应该使用这些通用的字母,不要“独创”一些别人难以接受的符号,以免造成误解。
2、在同一个习题中,一个字母应表示一个物理量,必须用同一字母表示多个物理量时,可利用角标加以区别,以免造成混淆,如某个题目中已用M表示力矩,质量就不应再用M表示,而应该用m 表示,若同一题目中有多个物体的质量,可以用m1、m2……表示。
3、字母的书写应规范,不要出现“υ”与“r”,“u”与“μ”不分,“ω”与“w”,“p”与“ρ”混淆不清的错误。
二、用简明的文字描述题目所研究的物理过程,关键状态及其相互联系
对于涉及多个研究对象和物理过程的题目,还可以画出示意图,大致标出物理过程,有关的尺寸和物理量可在图中标出,解题时只要交代“如图所示”就可以了,在列矢量方程时,应说明正方向,在涉及势能时,应说明零势能点的规定等。
例1、一条长为L的均匀链条,放在光滑水平桌面上,链条的一半垂于桌边,桌子足够高,如右图所示,现由静止开始使链条自由滑落,当它全部脱离桌面时的速度多大?
解:因桌面光滑,链条虽受桌面的支持力,但支持力对链条不做功,在链条下滑过程中只有重力对链条做功,故链条下滑过程中机械能守恒。
设链条总质量为m,由于链条均匀,因此对链条所研究部分可认为其重心在它的几何中心,取桌面为零势能面。
则初、末状态的机械能分别为
  根据机械能守恒定律有
解得: .
三、要指出解题的理论依据,每列出一个方程式,都要写出所根据的物理概念、定律或定理,列出基本方程式后,方程的变换和求解过程不一定写得很详细,但应写出主要过程,变换方程时,不宜用连等的写法,以免因等式中某一步发生错误而导致整个等式的错误
例2:如图所示,一辆质量m=2kg的平板车,左端放有质量M=kg的小滑块,滑块与平板车之间的磨擦因素μ=0.4,开始时平板车和滑块共同以 v0=2m/s的速度在光滑水平面上向右运动,并与竖直墙壁发生碰撞,设碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小保持不变,但方向与原来相反,平板车足够长,以至滑块不会滑到平板车右端,取g=10m/s2,求:
(1)平板车第一次与墙壁碰撞后向左运动的最大距离;
(2)平板车第二次与墙壁碰撞瞬间的速度v;
(3)为使滑块始终不会滑到平板车右端,平板车至少多长?
解:(1)选平板车为研究对象,研究平板车与墙壁碰撞后向左运动的过程,设平板车向左运动的最大距离为s,根据动能定理
-μMgs=0- mv
解得:s=
(2)选滑块与平板车组成的系统为研究对象,当平板车向左运动到最大距离处时,滑块具有向右的速度,由于磨擦力作用,使平板车又向右运动,研究滑块与板车相互作用过程,根据动量守恒定律得
Mv0-mv0=(M+m)v
解得平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度为v=
(3)最终板车停在墙边,动能全部转化为内能,设滑块相对板长的总位移为L,根据滑动摩擦力做功特点有
 
解得:
四、各主要步骤之间的衔接语,“因为……,所以……”,“根据……,解得……”等
五、明确写出答案
物理计算题目的结果往往是由数字和单位两部分组成的,没有单位的数字是不全面的,如“速度为8”的写法不妥,试问是8m/s,还是8km/h,单位的书写在现行的中学物理课本中都用字母表示。
有些物理计算题的已知量是用字母表示的,所得结果是代数式,若题目中已知量的字母后还有单位,所得结果也应带上相应单位,若题目中已知量字母后不带单位,所得结果也可以不带单位。
课本和物理资料中的例题都为我们树立了书写规范化的范例,如果能够养成规范化的解题习惯,对于培养思维能力和表达能力是十分有益的。
例3:下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸)。滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流的关系为B=kL,比例常数k=2.5×10-6T/A。
已知 两导轨内侧间距l=1.5cm,滑块的质量m=30g,滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速度v=3.0km/s(此过程视为匀加速运动)。
⑴求发射过程中电源提供的电流强度;
⑵若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能,则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大?
⑶若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中放在水平面上的砂箱,它嵌入砂箱的深度为s/。设砂箱质量为M,滑块质量为m,不计砂箱与水平面之间的摩擦,求滑块对砂箱平均冲击力的表达式。
解:(1)由匀加速运动公式
由安培力公式和牛顿第二定律,有
因此
(2)滑块获得的动能是电源输出能量的4%,即 
发射过程中电源供电时间
所需电源输出功率为
由功率P=IU,解得输出电压
(3)分别对砂箱和滑块用动能定理,有   
由牛顿定律 和相对运动
故平均冲击力

 

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