應用型物理綜合題的特點和應對策略

　　綜合考試說明中把“對自然科學基本知識的應用能力”作為對考生的重要能力要求，因此，作為體現這一能力要求的以現實生活實例和現代科技應用立意的應用型問題正成為高考物理命題的新趨勢，也是高考題型的一個最重要的變化．它以材料新、情景新、問題新等新穎的特點受到師生一致歡迎，更以其突出了能力素質的考查將物理教與學從重知識向重能力、從重理論向重應用的方向引導而廣受好評．本文就應用型物理綜合題的特點及其高考應對策略作一粗淺分析．

　　?一、應用型物理綜合題的特點

　　?1．應用型物理綜合題大都以現實生活中的具體問題和現代科學技術的實際例子，尤其是與人們生活息息相關的熱點問題和現代科學的經典實例為背景組織材料并提出問題，如能源問題、航天問題等，題目具有濃厚的生活氣息和時代感，要求考生具有較高的知識應用能力．

　　?2．題目的信息量大．應用型物理綜合題中的新材料作為物理問題的新載體，具有信息量大、內容豐富的顯著特點．從信息內容看，既包含構成生活事實和科技實例必不可少的背景信息，也包含構成物理問題的條件和關系等信息．從信息給予方式看，既有以文字語言給出的信息，也有同時應用圖象、圖表、公式等方式給予信息．

　　?3．題目中的物理對象、物理過程和情景以及要解決的問題隱含在生活、科學事實中，具有隱蔽的特點，其物理過程和情景更需要考生去獨立發現，并不是像以往的習題和考題，考生所面對的大都是抽象的物理模型，如小球、光滑斜面、輕桿、輕繩等，直接的物理過程如追趕、碰撞、爆炸、簡諧運動等．

　　?二、應用型物理綜合題對能力的要求

　　?應用型物理綜合題主要考查物理知識的應用能力，具體體現在：

　　?1．閱讀能力：首先要求學生能讀懂題，包括對文字語言的領會，對陌生名詞的領悟，對圖象、圖表、公式的理解把握．了解問題的背景、涉及的對象，了解物理過程和物理情景，明確要解決的問題．

　　?2．信息的分析、選擇能力：要求學生在領會題意的基礎上，對題給信息進行分析判斷．要能夠剔除題目中的生活要素和科技實例中的事件因素，獲取題目中構成物理問題的物理要素．根據問題的要求和解答目標，排除次要因素，抓住主要的物理條件和物理關系，以及主要的物理過程和情景．

　　?3．物理建模能力：根據以上分析中獲取的主要物理情景以及物理條件和關系，把題給問題與熟悉的物理知識聯系起來，把實際問題簡化、抽象為恰當的物理模型，用學過的知識和方法對問題給予解決．

　　?三、應對策略

　　1．認真學好基本知識、基本概念，牢牢掌握物理規律，是求解應用型物理綜合題的基礎．一些應用型題目表面上看題目很長，但這些問題的物理實質、物理模型往往較簡單，大部分文字只是基于對生活背景和科技事件的完整性、嚴密性的必要表述，涉及到科技實例的應用型題往往起點很高，但其落點往往較低，只需用學過的物理知識即可順利解決．

　　?2．認真學好課本中的一些典型物理模型．物理模型是建立物理概念和規律，是研究自然科學問題的常用方法．我們要了解一些重要模型的建立過程，如質點、點電荷、自由落體運動、碰撞、原子核式結構模型等，了解在建模過程中的研究方法和物理思想，這些方法和思想對具體建模提供主要的思路．此外，還要做一些必要的綜合題，進一步培養、訓練建模能力．

　　?3．關注生活，關注社會的熱點、焦點問題，增加課外閱讀，如科普刊物，報紙和電視的科技欄目，特別是有關高新科技的報道分析，了解一些科學新實驗的原理和方法，了解其對未來社會可能產生的影響，如光纖通信、納米材料、超導磁懸浮列車等．努力開拓視野，把目光從狹窄的課本知識中解脫出來，只有這樣才不至于對題目中的名詞和事件感到處處陌生，甚至連題目也讀不懂，才能做到解題時胸有成竹，應付裕如．

　　?四、例題

　　圖1

　　?例1（2000年三省高考理科綜合題）如圖1所示，厚度為ｈ，寬度為ｄ的導體板放在垂直于它的磁感強度為Ｂ的均勻磁場中，當電流通過導體板時，在導體板的上側面Ａ和下側面Ａ‘之間會產生電勢差，這種現象稱為霍爾效應．實驗表明，當磁場不太強時，電勢差Ｕ、電流Ｉ和磁場Ｂ的關系為

　　?Ｕ＝ｋ（ＩＢ／ｄ），

　　式中的比例系數ｋ稱為霍爾系數．

　　?霍爾效應可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導體板的一側，在導體板的另一側會出現多余的正電荷，從而形成橫向電場．橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力．當靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導體板上下兩側面之間就會形成穩定的電勢差．

　　?設電流Ｉ是由電子的定向流動形成，電子的平均定向速度為ｖ，電量為ｅ，回答下問題：

　　?（1）達到穩定狀態時，導體板上側面Ａ的電勢__________下側面Ａ’的電勢（填“高于”、“低于”或“等于”）．

　　?（2）電子所受的洛倫茲力的大小為_____________．

　　?（3）當導體板上下兩側面之間的電勢差為U時，電子所受靜電力的大小為____________．

　　?（4）由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數ｋ＝1／ｎｅ，其中ｎ代表導體板單位體積中電子的個數．

　　?解析本題的顯著特點是閱讀量和信息量大．要求考生理解題中所給的物理現象并能應用學過的物理知識對此現象給予正確解釋．題中的物理模型也并不難：垂直放在勻強磁場中的通電導體板，電流方向向右，電子運動方向向左，受豎直向上的洛倫茲力的作用，使得電子聚集在導體板的上側面，故上側面Ａ的電勢低于下側面Ａ‘的電勢，穩定后，電子受到的靜電力與洛倫茲力平衡，有

　　?ｅ·（Ｕ／ｈ）＝ｅｖＢ，

　　可得導體板上下兩側面之間的電勢差為

　　?Ｕ＝ｈｖＢ．①

　　又因為通過導體的電流為

　　?Ｉ＝ｎｅｖｄｈ，②

　　亦即ｖ＝Ｉ／ｎｅｈｄ，

　　將②式帶入①式有Ｕ＝（1／ｎｅ）·（ＩＢ／ｄ），

　　故霍爾系數為ｋ＝1／ｎｅ．

　　?霍爾效應由美國物理學家霍爾于1879年首先發現，現廣泛應用于對半導體材料的測試和研究中．霍爾效應的原理并不復雜，題目對此敘述得恰到好處，既對問題作了必要的說明，又給考生留有一定的推理空間．作為首次理科綜合考試中出現的應用型物理綜合題，確實起到了良好的導向作用．

　　?例2近一時期，鐵道部先后幾次提高了旅客列車的速度，為了測量列車的速度和加速度的大小，可采用如圖2所示的裝置，它由一塊安裝在列車車頭底部的強磁體和埋設在軌道地面的一組線圈及電流測量記錄儀組成（測量記錄儀圖中未畫出）．當列車經過線圈上方時，線圈中產生的電流被記錄下來，就能求出列車在各個位置的速度和加速度．如圖3所示，假設磁體端部磁感強度Ｂ＝0．004Ｔ，且全部集中在端面范圍內，與端面相垂直．磁體的寬度與線圈寬度相同，且都很小，線圈匝數ｎ＝5，長Ｌ＝0．2ｍ，電阻Ｒ＝0．4Ω（包括引出線的電阻），測試記錄下來的電流－位移圖線如圖4所示．

　　圖2

　　圖3

　　圖4

　　?（1）試計算在離O（原點）30ｍ和130ｍ處列車的速度ｖ1和ｖ2的大小．

　　?（2）假設列車做的是勻加速運動，求列車的加速度大小．

　　?解析本題對閱讀能力和從圖象及文字敘述中獲取有用的物理信息的能力要求較高，而根據題給情景建立簡化的物理模型是解題的關鍵．我們只需視線圈相對于火車運動，即可得到我們熟悉的線框進入勻強磁場做切割磁感線運動的模型：兩個相同的矩形線框Ⅰ和Ⅱ保持一定的距離向有界勻強磁場Ｂ做勻加速運動，如圖3所示，最終進入并通過磁場，磁場寬度和線框的寬度相同且都很小，線圈匝數ｎ＝5，長Ｌ＝0．2ｍ，電阻Ｒ＝0．4Ω，磁感強度Ｂ＝0．004Ｔ，若二線框間的距離為ｓ＝100ｍ，初始時線圈Ⅰ到磁場邊界的距離ｓ0＝30ｍ，線框中電流與其位移的圖象如圖4所示，求以上二問題．

　　?根據以上模型對問題簡解如下．由圖4得出ｉ1＝0．12Ａ，ｉ2＝0．15Ａ，由Ｉ＝ｎＢＬｖ／Ｒ可得ｖ1＝12ｍ／ｓ，ｖ2＝15ｍ／ｓ，又由ｖ22－ｖ12＝2ａｓ即可得ａ＝0．405ｍ／ｓ2．

　相關推薦：

　　高考物理知識點匯總

最新高考資訊、高考政策、考前準備、志愿填報、錄取分數線等

高考時間線的全部重要節點

盡在"高考網"微信公眾號