物理模型與過程分析-PPT精品課件

1、物理模型與過程分析浙江省衢州高級(jí)中學(xué) 陶琪浩近幾年全國各地高考?jí)狠S題1、力學(xué)類綜合問題萬有引力與天體運(yùn)動(dòng) 物體的多個(gè)運(yùn)動(dòng)過程 2009年浙江理綜第24題 物體間的摩擦或通過彈簧、繩（桿）的相互作用 2、帶電粒子（帶電體）的運(yùn)動(dòng)問題在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 2019浙江理綜第25題 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 2019浙江理綜第24題 在電場(chǎng)和磁場(chǎng)遞次作用下運(yùn)動(dòng) 在多種場(chǎng)并存的空間運(yùn)動(dòng) 2009浙江理綜第25題 3、力學(xué)與電磁感應(yīng)、電路的綜合問題電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合 力、電綜合問題 2019浙江理綜第23題2019浙江理綜第25題 試題與基本知識(shí)點(diǎn)的對(duì)照 浙江理綜試題 基本知識(shí)點(diǎn) 2009年浙江理綜第24題物體在豎直

2、平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)速度平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 動(dòng)能定理 2019年浙江理綜第25題類平拋運(yùn)動(dòng)恰好離開極板時(shí)的臨界條件2019年浙江理綜第24題射線射線射線及其穿透力帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)洛侖茲力方向判定 2009年浙江理綜第25題帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)洛侖茲力方向判定 圓的簡(jiǎn)單幾何關(guān)系 2019年浙江理綜第23題力的平衡、電路計(jì)算、安培力、能量守恒2019年浙江理綜第25題轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算右手定則等效電路 23.（20分）如圖所示，一矩形輕質(zhì)柔軟反射膜可繞過O點(diǎn)垂直紙面的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其在紙面上的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，垂直紙面的寬度為L(zhǎng)2。在膜的下端（圖中A處）掛有一平行

3、于轉(zhuǎn)軸，質(zhì)量為m，長(zhǎng)為L(zhǎng)2的導(dǎo)體棒使膜成平面。在膜下方水平放置一足夠大的太陽能光電池板，能接收到經(jīng)反射膜反射到光電池板上的所有光能，并將光能轉(zhuǎn)化成電能。光電池板可等效為一個(gè)電池，輸出電壓恒定為U；輸出電流正比于光電池板接收到的光能（設(shè)垂直于入射光單位面積上的光功率保持恒定）。導(dǎo)體棒處在方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，并與光電池構(gòu)成回路，流經(jīng)導(dǎo)體棒的電流垂直紙面向外（注：光電池與導(dǎo)體棒直接相連，連接導(dǎo)線未畫出）。（1）現(xiàn)有一束平行光水平入射，當(dāng)反射膜與豎直方向成=600時(shí)，導(dǎo)體棒處于受力平衡狀態(tài)，求此時(shí)電流強(qiáng)度的大小和光電池的輸出功率。（2）當(dāng)變成450時(shí)，通過調(diào)整電路使導(dǎo)體棒保持平衡，光電池除維持

4、導(dǎo)體棒平衡外，還能輸出多少額外電功率？ 從上述數(shù)據(jù)可以看出，絕大部分學(xué)生只能得到一半分?jǐn)?shù)及以下，對(duì)本題無從下手的占38.7%，會(huì)寫寫公式得2、4分的占27.4%，能夠算出電流得6分和算出功率得8分的占10.69%。 從閱卷情況看，能夠真正讀懂題意，理解題意的應(yīng)該是得分在14分以上的同學(xué)，而在這少部分同學(xué)中能拿滿分的僅占總?cè)藬?shù)的3.2%。得分02468101214161820%38.714.812.63.57.198.292.28.90.30.33.2 理綜23題滿分20分，平均得分是在4.67分左右,下表列出了各種得分分值所對(duì)應(yīng)的考生比例考查基本知識(shí)點(diǎn)力的平衡、電路計(jì)算、安培力、能量守恒等知識(shí)

5、?？陀^的講，23題題目給考生設(shè)置了較多的難點(diǎn)1.信息量大，題目表述抽象 整道題目共有375個(gè)字，涉及到的材料有輕質(zhì)柔軟反射膜、導(dǎo)體棒、太陽能光電池板，這些材料首先就讓學(xué)生揪心，涉及到的物理量有光能、電能、磁場(chǎng)、電壓、電流強(qiáng)度、輸出功率、額外功率以及沒有直接表述的安培力等，這么多概念也足以讓學(xué)生心煩意亂。幾遍看下來，無法理清題目意思，感覺很抽象。2.平面與立體、示意圖與實(shí)際電路圖的轉(zhuǎn)換困難 題目中的配圖是一個(gè)平面的示意圖，考生必須通過題目的閱讀建立起立體的空間圖形，初步建立電源（光電池板）與外電路（導(dǎo)體棒）之間的回路。這樣的一個(gè)轉(zhuǎn)換過程對(duì)考生來講無疑又是多了一道障礙。3.新材料導(dǎo)體棒的性能 1問

6、到2問，角度由60度改成45度，光電池板上接收到的光能，輸出的電流隨之發(fā)生改變，但是光電池的輸出電壓恒定，這是怎么實(shí)現(xiàn)的，到底是怎么樣的一種新材料的導(dǎo)體棒，給考生帶來了疑問?？疾檫^程分析能力 通過分析試題的信息，建立太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置的立體模型、輸出電能的電路結(jié)構(gòu)模型、新材料導(dǎo)體棒的導(dǎo)電性能模型。面對(duì)高考，學(xué)生必須學(xué)會(huì)：抽象的、隱蔽的過程簡(jiǎn)單的過程基本的物理模型過程分析閱讀理解能力綜合分析能力高中階段物理模型可以分為：1、物質(zhì)模型 物質(zhì)可分為實(shí)體物質(zhì)和場(chǎng)物質(zhì)。 實(shí)體物質(zhì)模型:質(zhì)點(diǎn)、輕質(zhì)彈簧等；點(diǎn)電荷、平行板電容器等。 場(chǎng)物質(zhì)模型:勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)等。2、作用模型 輕桿、輕彈簧、不可伸縮的

7、繩、剛體（不能發(fā)生形變的物體）3、過程模型 在研究質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，如勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)等；勻速直線運(yùn)動(dòng)平拋（類平拋）運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)模型受力分析解題方法常用能量觀點(diǎn)主要用力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系規(guī)律分析（也用能量觀點(diǎn)）合力與初始狀態(tài)。 所有的這些基本模型就是我們?cè)诘谝惠啅?fù)習(xí)中落實(shí)的一個(gè)個(gè)考點(diǎn)。 如今離高考還有兩個(gè)月，我和學(xué)生還需要做些什么呢？ 學(xué)校組織的一次理綜考試有這樣一道題為解決本題的第二個(gè)問題，需先了解下列知識(shí)： 然后進(jìn)行如下等效 如果學(xué)生能順利解決這一問題，表明對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)已經(jīng)理解并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的應(yīng)用。 但是在第三問的解答上還是會(huì)遇到

8、困難，許許多多同學(xué)依然感覺無從下手。因?yàn)檫@一問隱藏的更深。 首先電路進(jìn)行等效：其次，畫出“7V，250”的電源特性曲線； 第三步，在原圖上畫出RA+RB的特性曲線。 通過平時(shí)的練習(xí)要讓學(xué)生深信：再復(fù)雜的問題都是源自于最基本的模型，解決問題的最好方法就是要從根源出發(fā)，讓一切回到起點(diǎn)。 定下問題的處理思路，然后才有可能去想方設(shè)法完成第三步。 題目至此，已經(jīng)沒有必要再提第四個(gè)問題，如果一定要將RA、RB并聯(lián)再考一次，那我們就如法炮制。 在僅剩的兩個(gè)月時(shí)間里，我想和學(xué)生一起多做做這樣的事情： 把許許多多問題提煉成一個(gè)最基本的物理模型。以閉合電路歐姆定律為例伏安特性曲線測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻電路動(dòng)態(tài)分析歐姆

9、表原理各類電路計(jì)算（含電路能量分析） 測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻 從根源出發(fā)，真正理解了測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻的原理后，當(dāng)學(xué)生面對(duì)這方面考題時(shí)就能做到以不變應(yīng)萬變。 在僅剩的兩個(gè)月時(shí)間里，我還想和學(xué)生一起多做做這樣的事情： 把一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單的過程連接到一起，變成一個(gè)基本的“物理模型”。 對(duì)機(jī)動(dòng)車等交通工具，在啟動(dòng)的時(shí)候，通常有兩種啟動(dòng)方式，即以恒定加速度啟動(dòng)和以恒定功率啟動(dòng)。兩種起動(dòng)方式可以合并在一起進(jìn)行理解。 過程分析 受力分析運(yùn)動(dòng)分析功率分析 浙江省高中物理學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見（2009版）關(guān)于“功率”的發(fā)展要求中第3點(diǎn)是“能分析汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定時(shí)，牽引力與汽車速度之間的關(guān)系”。 緊跟著說明“不要求定

10、量討論機(jī)車以恒定功率起動(dòng)和勻加速起動(dòng)的問題”。 對(duì)于這個(gè)意見，該怎么理解呢？請(qǐng)看2019年浙江理綜第24題 節(jié)能混合動(dòng)力車是一種可以利用汽油及所儲(chǔ)存電能作為動(dòng)力來源的汽車有一質(zhì)量m1 000 kg的混合動(dòng)力轎車，在平直公路上以v190 km/h勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為P50 kW.當(dāng)駕駛員看到前方有80 km/h的限速標(biāo)志時(shí)，保持發(fā)動(dòng)機(jī)功率不變，立即啟動(dòng)利用電磁阻尼帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)工作給電池充電，使轎車做減速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)L72 m后，速度變?yōu)関272 km/h.此過程中發(fā)動(dòng)機(jī)功率1/5的用于轎車的牽引，4/5用于供給發(fā)電機(jī)工作，發(fā)動(dòng)機(jī)輸送給發(fā)電機(jī)的能量最后有50%轉(zhuǎn)化為電池的電能假設(shè)轎車在上述運(yùn)

11、動(dòng)過程中所受阻力保持不變求： (1)轎車以90 km/h在平直公路上勻速行駛時(shí)，所受阻力F阻的大??；(2)轎車從90 km/h減速到72 km/h過程中，獲得的電能E電； (3)轎車僅用其在上述減速過程中獲得的電能E電維持72 km/h勻速運(yùn)動(dòng)的距離L.這道題目考了下面V-t圖象中的三個(gè)過程： 第一問考的是上圖中這一過程，第二問考的是上圖中這一過程，第三問考的是上圖中這一過程。 這三個(gè)過程都在教學(xué)指導(dǎo)意見的框架之內(nèi)，特別是第二問相當(dāng)巧妙，考一個(gè)減速過程。 很清楚： 過程的分析離不開和， 熟練的進(jìn)行過程的分析是可能正確分析過程的一個(gè)基礎(chǔ)。 讓學(xué)生對(duì)這樣一個(gè)過程爛熟于胸，讓這整個(gè)過程也成為學(xué)生頭腦

12、中的一個(gè)基本“物理模型”是我很想要實(shí)現(xiàn)的一件事情。 之所以這樣歸納是因?yàn)檫@5種運(yùn)動(dòng)過程涵概了高中階段的幾乎所有直線運(yùn)動(dòng)，包括電磁感應(yīng)中導(dǎo)體棒的典型運(yùn)動(dòng)過程。 為此，我們又為機(jī)車起動(dòng)過程專門借助“化曲為直”的思想畫了F-1/V圖象。 物理模型是基礎(chǔ)，過程分析是能力。 這樣做的目的就是讓學(xué)生能將試題中抽象的、隱藏的過程轉(zhuǎn)化為形象的、具體的圖景，建立物理學(xué)模型；能將試題所提供的物理過程或物理情境分解為若干簡(jiǎn)單的過程。 這樣做的目的就是為了提升學(xué)生過程分析的能力。 因?yàn)槲沂冀K認(rèn)為只有當(dāng)學(xué)生的知識(shí)由點(diǎn)連成線，由線交織成面才能更好的從練習(xí)中去體會(huì)過程分析。提煉、歸納的本身也是一次過程分析。 從近幾年的高考題來看，過程主要分三種： 第一、題目中沒有明確研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過程，存在多種可能性，需要學(xué)生根據(jù)題目給出的條件做出判斷。 2019年浙江理綜第24題 第二、研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過程已經(jīng)確定，需要學(xué)生把過程拆分成幾個(gè)環(huán)節(jié)，并對(duì)其逐個(gè)分析。 2009年浙江理綜卷第24題 第三、過程存在循環(huán)性，并且循