高考物理热点分析（1）.doc

高考物理热点分析(1)田增银数学工具、 物理方法热点之（一）物理问题的分析研究乃至物理学的发展都与数学有非常紧密的联系，所以物理科考试说明也明确地指出了这种唇齿相依、血肉相连的关系。物理科考试说明原来的提法是“利用数学工具解决物理问题的能力”，后来的提法改为“利用数学解决物理问题的能力”，今年的考试说明没有提到数学，这种变化暗示：物理科对数学的要求更高了，不只是数学知识，还包括数学思想、方法和技巧。 例1、在验证动量守恒定律实验中，对两球质量m1、m2的大小有什么要求,为什么？ 解析：该实验要求入射小球质量大于被碰小球质量，即：m1m2 ，其主要目的是避免入射小球m1 反弹，则在表示入射小球碰撞后的水平速度时， 应用OM关于重垂线对称的OM来表示，将会使 问题变得复杂。为什么m1m2 就可以避免m1反弹呢？ 研究m1、m2 在水平方向碰撞的过程，选向右为 正方向，设碰撞过程为完全弹性碰撞，如图1所示。则： m1V1=m1V1+m2V2 m1V12= m1V12+ m2V22 已知V10、V20，要入射小球m1 不反弹，需V10。两式联立求解得： m1（m1m2）V122m12V1V1+ m1（m1m2）V120 这是关于入射小球碰撞后速度的一元二次方程，要V10，需： 1）、根的判别式 0，即：4m14V124m12（m12m22）V120，解得：4m12m22V120，此式恒成立，看不出什么问题。 2）、如果一元二次方程的两个根是V11、V12，要V10，由韦达定理得： V11V12 0，即： 0，此式也恒成立，还是看不出问题。 V11V12 0，即： 0，解得：m1m2 ，可避免入射小球反弹。 从完全弹性碰撞的角度看，两球在碰撞过程中没有能量损失, 。 m1（m1m2）V122m12V1V1+ m1（m1m2）V120，解得： 。 当取“”时， ，这是没有放被碰小球时的情况。 当取“”时， ，要避免入射小球反弹，V10，则m1m2。 例2、一探照灯照射在云层底面上，这底面是与地面平行的平面，如图2所示，云层底面高，探照灯以匀角速度在竖直平面内转动。当光束转过与竖直 线夹角为时，此刻云层底面上光点的移动速度等于 。 解析：要求光束转过与竖直线夹角为时，云层底面上光点 移动速度，即瞬时速度，。瞬时速度某过程平均速度当 时 的极限值。假设一个 过程，光线转过 ，云层底面上光点的 位移 ，则该过程的平均速度为 。由三角 知识可得 ，故 ，当 时， ， ， 则 。 综上所述，物理问题除了基本概念的判断推理之外，大多要将物理问题转化为数学问题，应用数学工具求解。 设计评价题的分析方法物理热点之二 2002年全国高考考试说明：能根据要求灵活运用已学过的自然科学理论、实验方法和仪器、设计简单的实验方案并处理相关的实验问题；能够运用自然科学的知识，对有关见解，实验方案，解决问题的方案、过程和结果进行评价。 这种形式的考查早在2001年高考物理上海卷就已出现，如第16题要求对实验步骤和器材的选择作出改进；第18题设计完成力电转换器实验并设想实验中可能会出现的问题；第20题要求对所给解答方法作出评判、评价。从这一点来看，各试点省市的高考物理命题方向也反映了全国高考的改革动向。 分析解答这类问题，首先要有相关自然科学的基础知识，其次以所学知识为评判标准判断所给解答、分析方法、设计思路和实验结果作出评判，最后进行修改完善并预期结果。 例1、成都晚报02月20日讯：参加在美国波士顿举行的美国先进科学协会年会的科学家，将在 2月 22日首次认真讨论人类如何飞往离地球最近的宇宙星球；而由于星际飞行是跨世纪并且需要减轻重量，宇航员将全由女性担任。星际飞行将利用一束激光作为推动力，将一艘宇宙飞船送上距地球 4.3光年的半人马座，来回时间约需 200年。为了减轻重量，宇航员全部为女性，科学家会为她们准备精子库使她们可在宇宙飞船上产子。 解析：材料背景涉及宇宙飞船从地球到半人马座的运动过程，一般可设计为先加速运动至最大速度，这是典型的机车启动模型，达到最大速度后匀速运动，最后作减速运动，若能作出速度时间图像，可考虑最短运动时间、加速度、牵引力和牵引力功率（激光的功率），具体运动图景未作详细说明，有可能要求学生完成。 材料还涉及科学家对减轻宇宙飞船重量的设计方案：宇航员全部为女性。这种设计是否合理？需学生进行评判、评价。第一个问题：全女班飞行过程，如何解决生育繁殖问题？可以采用生物学手段。第二个问题：男女个体体重差异并不很大，全女班是否能解决根本问题？男女个体体重差异并不很大，下一代也可能出生男孩。第三个问题：有其它能从根本上解决问题的方法吗？从宇宙飞船的材料上，采用高强度、耐高温但轻质的材料；生产、生活供给上，采用无土栽培技术；能源上，宇宙飞船外表采用光能源，内部可用核能，尤其是轻核的聚变反应原理，甚至可应用反物质能量中学物理已有涉及： 。 例2、新华网（2002.03.21）消息美宇航局19日宣布，国际空间站下个月将安装人类在太空中的第一条铁路。 这条铁路将沿着国际空间站的主干结构框架安装在站体外部，其用途是使国际空间站的机械臂在执行空间站建设及维护任务时能够自如移动。 铝制轨道车及首段43英尺长的轨道将由阿特兰蒂斯号航天飞机在4月份送入太空。今后两年内，航天飞机将陆续把更多轨道送往国际空间站。轨道的长度最终将达到360英尺左右。 据美国宇航局网站提供的数字，即将安装的轨道车重量为1950磅（约885公斤），虽然是由功率仅0.01马力的双电机驱动，但却可以让重达23吨的货物沿轨道移动。轨道车的移动既可以由太空站内的宇航员操纵，也可以由地面指挥中心控制。 美国宇航局官员表示，这段铁路虽然长度有限，但却要在太空中经受高温和严寒的考验。 解析：问题一，轨道车由功率仅0.01马力的双电机驱动，但却可以拉动重达23吨的货物，能否实现？电机需要克服的是轨道车与轨道之间的摩擦力，而不直接是重力，这与特技表演中用牙齿或胡须拉动汽车是一个道理。 问题二，轨道车的运动过程，也是典型的机车启动模型，也有可能要求计算动摩擦因数、运动时间、加速度、牵引力和牵引力功率。 问题三，轨道车的移动若由地面指挥中心控制，采用哪种方式？高中物理在电磁波谱中提到红外线的特性：频率低，波长长，易于衍射，可用于远距离摄影和遥控；生活中常用的各种家用电器的遥控器就是这一原理。 关注科技前沿物理热点之三 2002年考试说明要求：“了解自然科学发展的最新成就及其对社会发展的影响”，“要着重了解所提出的新概念、新理论、新发现、新技术和新方法”。这一点在历年高考中早有体现，如：2000年1月26日我国发射了一颗同步卫星，2000年高考全国卷第题便涉及此事；2001年3月23日和平号空间站成功坠落在南太平洋海域，2001年高考物理全国卷第19题便考查了相关的物理问题；。这提醒我们要热切关注我国的重要科技成果及世界特大科技事件。 例1、1998年6月3日由著名物理学家丁肇中先生主持的、中美等国家共同研制的“阿尔法磁谱仪”于美国肯尼迪航天中心由“发现号”航天飞机送入太空。“阿尔法磁谱仪”AMS（ALPHA MAGNETIC SPECTROMETER） 是为了在外层空间进行寻找反物质、暗物质以及研究宇宙射线实验研制的首台太空磁谱仪。所谓反物质即质量与正粒子相等，带电量与正粒子相等但电性相反，例如反质子即为 ，假若使一束质子、反质子、 粒子和反 粒子 组成的射线在正交电磁场中沿直线OO从O点进入匀强磁场B2而形 成4条径迹，如图1所示。则：（ ） A、在O点各粒子的动量相等； B、在O点各粒子的动能相等； C、1是反质子的径迹； D、4是反 粒子的径迹。 解析：该题乍一看，是高科技的“阿尔法磁谱仪”，但其简化 模型就是带电粒子在电磁场中运动的问题。四种粒子在正交电磁场中沿直线OO运动，是速度选择器问题，说明四种粒子均为 ，但由于质量有差异，动量和动能不相等；从O点进入匀强磁场B2之后，根据左手定则，3、4为正粒子径迹，1、2为反粒子径迹；带电粒子在洛伦兹力作用下作匀速圆周运动，由 可知：1为反质子径迹、2为反 粒子径迹，故正确答案为C。 例2、1998年8月20日，中国太原卫星发射中心为美国“铱”星公司成功发射了两颗“铱”星系统的补网星。1998年9月23日，“铱”卫星通迅讯系统正式投入商业运行，标志着一场通讯技术系统正式投入商业运行，原计划的“铱”卫星通迅讯系统是在距地球表面780km的太空轨道上建立一个由77颗小卫星组成的星座。这些小卫星均匀分布在覆盖全球的7条轨道上，每条轨道上有11颗卫星。由于这一方案的卫星排布象化学元素“铱”原子的核外77个电子围绕原子核运动一样，所以称为“铱”星系统。后来改为由66颗卫星，分布在6条轨道上，每条轨道上11颗卫星组成，仍称它为铱星系统。 1）、“铱”星系统的66颗卫星，其运行轨道的共同特点是：（ ） A、以地轴为中心的圆形轨道； B、以地心为中心的圆形轨道； C、轨道平面必须处于赤道平面内； D、铱星运行轨道远低于同步卫星轨道。 2）、“铱”星系统的两条相邻轨道平面之间的夹角为：（ ） A、 ； B、0； C、 ； D、 。 3）、铱”星系统的卫星运行速率约为：（ ） A、7.9km/s； B、7.5km/s； C、3.07km/s； D、11.2km/s。 解析：1）、“铱”星系统的66颗卫星均匀分布在覆盖全球的6条轨道上，这6条轨道必然都是以地球球心为中心的球面上的大圆，故排除A、C，选B；卫星均匀分布在距地球表面780km的太空轨道上，比起“同步卫星”距地面的高度h=3.58104km确实低得多，答案D也正确。 2）、“铱”星系统的6条轨道都以地球球心为中心的球面上的大圆，且“均匀分布”，则两条相邻轨道平面之间的夹角为： 。故答案C正确。 3）、7.9km/s是第一宇宙速度，是轨道为正圆时的最大运行速度；11.2km/s是第二宇宙速度，卫星将挣脱地球吸引；3.07km/s为地球同步卫星的稳定运行速度，此三者均可排除。答案为B。 我国于3月25日成功发射的“神舟”三号飞船，以及美宇航局设计制造的世界上第一条太空轨道和月日进行通车试验的“移动运输车”，都极为可能成为今年科技考查的重点和热点。