信息的快速、准确获取是中学物理教学要求学生具备的一项重要能力,也是制约学生物理解题效率或关系学生解题成败的瓶颈。下面就高中阶段常遇到的几种获取信息的方法做一分析,希望有助于学生解题。
1 从文字中获取信息
传统的物理题目多是通过文字方式给予信息的,这些文字通常描述一幅物理情境、交待一定的已知条件,仔细研读、关注这些文字表面及背后的意义,将能准确获取有益信息。
【例1】已知O、A、B、C为同一直线上的四点,AB间的距离为l1,BC间的距离为l2,一物体自O点由静止出发,沿此直线做匀加速运动,依次经过A、B、C三点,已知物体通过AB段与BC段所用的时间相等。求O与A的距离。
解析:设物体的加速度为a,到达A的速度为v0,通过AB段和BC段所用的时间为t,将题目告知的条件展示在图1中,则
联立上式得
由于通过文字给予的信息直观性较差,故适时地将这些信息标注在情境图中,使物理过程展示清晰、一目了然,以便于规律的选择。
2 从物理图形中获取信息
与从文字中获取信息相比,从图形中获取信息是近年来高考的一个新的命题趋势,究其原因,可能是图形与文字相比更接近生活,是人眼、仪器从自然界中直接能捕捉到的信息,是物理现象的直观、真实体现,同时也是考查学生观察能力的一种途径。
【例2】有一摆长为L的单摆,悬点正下方某处有一小钉,当摆球经过平衡位置向左摆时,摆线的上部将被小钉挡住,使摆长发生变化。现使摆球做小幅度摆动,摆球从右边最高点M到左边最高点N运动过程的闪光照片,如图2所示(悬点和小钉未被摄入)P为摆动中的最低点,已知每相邻两次闪光的时间间隔相等,由此可知,小钉与悬点的距离为(
A.L/4
C.3L/4
解析:设闪光照片中每相邻两次闪光的时间间隔为Δt,由于P是摆的最低点,所以小球在从M向N摆动过程中,由M向P是某个摆长的单摆,其周期与Δt间满足 =4Δt, =16Δt;从P到N是另一摆长的单摆,其周期与Δt间满足 =2Δt, =8Δt。 : =2:1,由单摆周期公式 可知L1:L2=4:1,所以小钉与悬点的距离为3L/4,选C。
3 从物理图象中获取信息
图象法是描述物理现象及规律的基本方法之一,从图象中获取数据也是近年来的又一种出题方式,从其在高考题中的出现频率可看出这种方式日益受到青睐。图象中除了两坐标轴间的直接关系外,斜率、面积、截距的物理意义不容忽视。
【例3】固定光滑细杆与地面成一定倾角,在杆上套有一个光滑小环,小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动,推力F与小环速度v随时间变化规律如图3甲、乙所示,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)小环的质量m;
(2)细杆与地面间的倾角a。
解析:小环运动的前2s:
由图甲可得,F1=5.5N
由图乙可得:a==0.5m/s2
由牛顿第二定律,有:F1-mg sina=ma
小环运动2s后:
由图甲可得F2=5N
由图乙可知小环匀速直线运动
由平衡力可知:F2= mg sina
代入数据可解得:m=1kg,a=30°
4 从表格中获取信息
表格是记录数据的最基本的方法,也是归纳总结规律必经之路,但由于表中数据的不连续,故也存在直观性差的缺点,必要时辅之以图象会使问题简明些。
求:(1)斜面的倾角a;
(2)物体与水平面之间的动摩擦因数m;
(3)t=0.6s时的瞬时速度v。
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解析:(1)由表中前三列数据可知物体在斜面上匀加速下滑且加速度为a1==5m/s2,又由mg sin a=ma1,可得:a=30°。
(2)由后两列数据可知物体在水平面上匀减速滑行且加速度大小为a2==2m/s2,又由mmg=ma2,可得:m=0.2。
(3)设物体从A点下滑t1时刻到达B点,其速度
5 从函数公式中获取信息
公式是表述物理规律的最简洁的方法,也是学生比较习惯或喜欢的方法,但从公式中获取信息属于对公式的逆向应用,故有一定的难度。
【例5】在平直公路上,自行车与同方向行驶的一辆汽车在t=0时同时经过某一个路标,它们的位移s(m)随时间t(s)变化的规律为:汽车为
A.汽车作匀减速直线运动,自行车作匀速运动
B.不能确定汽车和自行车各作什么运动
C.开始经过路标后较小时间内自行车在前,汽车在后
D.当自行车追上汽车时,它们距路标96m
解析:由题目中给出的函数式与匀变直线运动位移公式对照可得到关于汽车的如下信息:①汽车做匀减速直线运动,②t=0时的速度是10m/s,③加速度的大小是1/2 m/s2;由题目给出的函数式s=6t可得到关于自行车的如下信息:④自行车做匀速直线运动,⑤自行车速度是6m/s。
利用上面的信息,可知在开始经过路标后较小时间内,汽车的速度大于自行车速度,故汽车在前,自行车在后;当自行车追上汽车时,两物体位移相等,即,得t=16s,s=96m。故选A、D。
6 从数字上获取信息
在物理题目中,数字不仅仅是用于计算的条件,更是帮助学生分析判断物理问题的重要依据,数字决定着物体的运动状态、决定着物体的运动过程,题目中是此数据而非彼数据,可能不仅仅是量的区别,还可能对物理现象的发生有质的影响。
【例6】图5a所示为一直角棱镜的横截面,
A.从ab面射出
B.从ac面射出
C.从bc面射出,且与bc面斜交
D.从bc面射出,且与bc面垂直
上面各题目侧重的是以某一种方式获取信息,我们知道对于任何一道题目,信息的获取不仅仅是一种方式,可能是上面多种方式的组合。只要熟练掌握、灵活应用以上获取信息的方法,就可以对解决物理问题提供极大帮助。
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