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高考物理试题中的论述题浅析

来源:49.83.20.8 作者:admin5 2016/3/16 1:10:56

高考物理试题中的论述题浅析

物理《考试说明》明确要求考生:能根据已知的知识和所给物理事实、条件,对物理问题进行逻辑推理和论证,得出正确的结论或作出正确的判断,并能把推理过程正确地表达出来。论述题有利于培养用科学、严谨、规范、简洁的语言对物理概念、规律、现象、过程、结论的分析表述能力,有利于培养科研、论证等综合能力。下面就近年来高考试题中常见的几种论述题举例说明,供读者参考。
1.基本规律论证题
从知识的角度来看这类试题并不很难,但由于要求有严密的逻辑推理、科学的分析方法和准确的语言表述,对学生来说也并非易事。它对培养学生的推理能力是非常有益的。
例1.(1999年全国高考)试在下列简化情况下由牛顿运动定律导出动量守恒定律的表达式:系统是两个质点,相互作用力是恒力,不受其他力,沿直线运动。要求说明推导过程中每一步的根据,以及式中符号和最后结果中各项的意义。
解析:设 和 分别表示两质点的质量,F1和F2分别表示它们所受作用力, 分别表示它们的加速度, 分别表示F1和F2作用的时间, 分别表示它们相互作用过程中的初速度, 分别表示末速度。
根据牛顿第二定律有: ,
由加速度的定义可知: ,
分别代入上式,可得: ,
根据牛顿第三定律,有 ,
代入并整理后,最终可得:
其中 为两质点的初动量, 为两质点的末动量,这就是动量守恒定律的表达式。
2.正谬解法辨析题
学生在学习物理时,由于理解的不深入,对有些习题常常出现许多看似合理的解法。通过正谬解法的辨析,不仅能考查出学生已有知识的缺陷,还能使学生获得更多的新知识,真可谓一箭双雕。
例2. (2001年上海高考)如图1——甲所示,一质量为m的物体系于长度分别为 两细线上, 的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ, 水平拉直,物体处于平衡状态。现将 线剪断,求剪断瞬间物体的加速度。
①下面是某同学对该题的一种解法:
解:设 线上的拉力为T1, 线上的拉力为T2,重力为mg,物体在三力作用下保持平衡: , , 。
剪断线的瞬间,T2突然消失,物体即在T2反方向获得加速度,因为 ,所以加速度 ,方向T2与反方向。
你认为这个结果正确吗?请对该解法作出评价并说明理由。
②若将图甲中的细线 改为长度相同、质量不计的轻弹簧,如图1——乙所示,其他条件不变,求解的步骤与①相同,即 ,你认为这个结果正确吗?说明理由。
解析:①结果不正确,因为 被剪断瞬间,细线 上的张力大小发生了突变,此瞬间 , 。
②结果正确,因为 被剪断瞬间,弹簧 的不能发生发生突变,T1的大小和方向都不变, 。
3.确定条件开放题
此类试题设计了一些“多余”的物理量,学生通过选择不同的已知条件,得到不同的结果(表达式)。它一方面通过“干扰因素”考查学生的应变能力,另一方面也给学生解题留下“自由发挥”的空间。
例3.(2005年广东高考)已知万有引力常量G,地球半径R,月球和地球之间的距离r,同步卫星距地面的高度h,月球绕地球的运转周期T1,地球的自转周期T2,地球表面的重力加速度g。某同学根据以上条件,提出一种估算地球质量M的方法:同步卫星绕地球作圆周运动,由 得
(1)请判断上面的结果是否正确,并说明理由。如不正确,请给出正确的解法和结果。
(2)请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果。
解析:(1)不正确。应为 ,得 。
(2)可以用三种方法表达地球质量(只取其中两种即可):
用地球表面重力加速度为已知量:由 ,得  ;
用月亮绕地球做圆周运动的周期和半径为已知量:由 ,得 ;
用同步卫星绕地球运动的高度和周期作为已知量:由 ,得
4.计算结果讨论题
此类试题是利用题设的条件和基础知识,通过对某一物理现象的分析,作出相关的判断,对得到的结果进行较为完整的分类讨论。它有利于培养和考查学生思维的深度和广度,提高应用能力。
例4.(2004年江苏高考)如图2——甲所示,半径为R、圆心为O的大圆环固定在竖直平面内,两个轻质小圆环套在大圆环上.一根轻质长绳穿过两个小圆环,它的两端都系上质量为m的重物,忽略小圆环的大小。
(1)将两个小圆环固定在大圆环竖直对称轴的两侧θ=30°的位置上(如图).在—两个小圆环间绳子的中点C处,挂上一个质量M= m的重物,使两个小圆环间的绳子水平,然后无初速释放重物M.设绳子与大、小圆环间的摩擦均可忽略,求重物M下降的最大距离.
(2)若不挂重物M.小圆环可以在大圆环上自由移动,且绳子与大、小圆环间及大、小圆环之间的摩擦均可以忽略,问两个小圆环分别在哪些位置时,系统可处于平衡状态?
解析:(1)重物向下先做加速运动,后做减速运动,当重物速度为零时,下降的距离最大.设下降的最大距离为 ,由机械能守恒定律得:
 ,解得 (另解h=0舍去);
(2)系统处于平衡状态时,两小环的可能位置为:
a.两小环同时位于大圆环的底端.
b.两小环同时位于大圆环的顶端.
c.两小环一个位于大圆环的顶端,另一个位于大圆环的底端.
d.除上述三种情况外,根据对称性可知,系统如能平衡,则两小圆环的位置一定关于大圆环竖直对称轴对称.设平衡时,两小圆环在大圆环竖直对称轴两侧 角的位置上(如图2——乙所示).
对于重物 ,受绳子拉力 与重力 作用,有
对于小圆环,受到三个力的作用,水平绳子的拉力 、竖直绳子的拉力 、大圆环的支持力 .两绳子的拉力沿大圆环切向的分力大小相等,方向相反。即: , 得 ,而 ,所以  。
5.前沿科学说明题
前沿科学类试题是近年来高考的热点,此类试题的解答不象传统试题那样有冗长的演算过程,它更加注重于科学的、准确的语言的叙述,是培养和考查学生语言表述能力的最好习题。
例5.(2004年天津高考)磁流体发电是一种新型发电方式,图3——甲和图3——乙是其工作原理示意图。图3——甲中的长方体是发电导管,其中空部分的长、高、宽分别为 、 、 ,前后两个侧面是绝缘体,上下两个侧面是电阻可略的导体电极,这两个电极与负载电阻 相连。整个发电导管处于图3——乙中磁场线圈产生的匀强磁场里,磁感应强度为B,方向如图所示。发电导管内有电阻率为 的高温、高速电离气体沿导管向右流动,并通过专用管道导出。由于运动的电离气体受到磁场作用,产生了电动势。发电导管内电离气体流速随磁场有无而不同。设发电导管内电离气体流速处处相同,且不存在磁场时电离气体流速为 ,电离气体所受摩擦阻力总与流速成正比,发电导管两端的电离气体压强差 维持恒定,求:
(1)不存在磁场时电离气体所受的摩擦阻力F多大;
(2)磁流体发电机的电动势E的大小;
(3)磁流体发电机发电导管的输入功率P。
解析:(1)不存在磁场时,由力的平衡得
(2)设磁场存在时的气体流速为 ,则磁流体发电机的电动势
回路中的电流
电流I受到的安培力
设 为存在磁场时的摩擦阻力,依题意
存在磁场时,由力的平衡得
根据上述各式解得
(3)磁流体发电机发电导管的输入功率
     由能量守恒定律得    故 

 

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