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摘 要: 在高考理综试题中,物理部分的最后一道计算题往往是一份卷中最难的一道题,这道题具有很高的区分度,是区分高水平学生和低水平学生的一道分水岭。同时,这道题也有着指挥棒的作用,对今后教师的教学和学生的学习起着方向性的指示作用。2014年全国新课标卷Ⅱ第25题是怎样体现这样的作用呢?对高中物理教学有什么启示呢?本文就此作探讨。
关键词: 压轴题 物理思维 教学方法 解题方法
一年一度的高考在万众瞩目中落下了帷幕,对于教育工作者而言,高考的结束只不过是下一个阶段工作的开始,从今年的高考理综物理试题来看,有许多方面值得认真研究,对今后的教学有重要的启示作用。其中第25题就是这样的。现把原题和示意图展示如下:
(2014年全国新课标卷Ⅱ第25题)半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内,一长为r,质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面,BA的延长线通过导轨中心O,装置的俯视图如图所示,整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,方向向下,在内圆导轨的C点和外圆的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出),直导体棒在水平外力作用下以角速度为ω绕O逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触,设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒和导体的电阻均可忽略,重力加速度大小为g,求:
(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小;
(2)外力的功率。
解析:这是理综物理中的最后一道大题,是通常所说的“压轴题”,该题以电磁感应为背景,考查了学生的思维能力和分析处理新问题的能力,很好地体现了高考能力立意这一命题原则。
解:(1)①方向:方向的判定需要用到安培右手定则,根据题中所给条件可判断AB棒中电流方向为从B到A,通过电阻R的电流方向为从C到D。这是比较基本的一个问题。多数学生可以很好地解答这个问题。
②设问通过电阻R的感应电流的大小:关键是感应电动势大小的计算,多数学生会有一定的畏难情绪,一是导体棒不是平动切割,二是平时教学中这种切割较少用到。这就需要学生从已有的知识中进行迁移,形成能力解决该问题。
第一途径,利用法拉第电磁感应定律E=n,试图解决△Φ,根据题中所给条件可知,B不变,计算变化的面积,设经过t时间,转过的圆心角为θ=ωt,
所变化的大扇形和小扇形面积分别面积为
第二途径,由题可知从A到B速度均匀增加,可以考虑平均值的方法。A、B两点的线速度为
平均值为
运用法拉第电磁感应推论可得:E=Br
由欧姆定律得:I=
联立以上各式得:
电流大小为I=
点评:第二种方法其实就隐藏在高中物理教材中,细心的同学会发现,我们在学习匀变速直线运动时求平均速度就用到了上述方法。类似的还有功的计算,弹簧弹力的计算等,都有这种思维隐藏其中。
(2)外力信息缺失的情况下,从能量守恒可以判断,外力的功率等于电阻的焦耳热功率和摩擦力的热功率之和。
电阻的焦耳热功率P=
结合第一问中电流大小得电阻R的焦耳热功率
解决摩擦力的热功率是对不同能力的学生进行区分的关键一环。应该考虑到摩擦力做功与路程有关,导体棒受到时内外轨的摩擦力作用,做功大综上所述,我们看到的是2014年高考物理中的压轴题一改过去在繁难的计算上考查学生的做法,取而代之的是思维的深度和灵活性的要求,更注重能力的考查,这给了众多考生耳目一新的感觉。
从高考的指挥棒的作用来看,一是有助于解决过去沉陷题海战术不能自拔的问题;二是有利于高中物理教学的“减负增能”。这不论对高中物理教学,还是对学生今后的成长,还是高校选拔人才来说,都是有利的。三是从指导教学方面看,今后的物理教学更应该注重学生能力的培养,而不是挤时间、拼体力的题海消耗战。
关键词: 压轴题 物理思维 教学方法 解题方法
一年一度的高考在万众瞩目中落下了帷幕,对于教育工作者而言,高考的结束只不过是下一个阶段工作的开始,从今年的高考理综物理试题来看,有许多方面值得认真研究,对今后的教学有重要的启示作用。其中第25题就是这样的。现把原题和示意图展示如下:
(2014年全国新课标卷Ⅱ第25题)半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内,一长为r,质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面,BA的延长线通过导轨中心O,装置的俯视图如图所示,整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,方向向下,在内圆导轨的C点和外圆的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出),直导体棒在水平外力作用下以角速度为ω绕O逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触,设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒和导体的电阻均可忽略,重力加速度大小为g,求:
(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小;
(2)外力的功率。
解析:这是理综物理中的最后一道大题,是通常所说的“压轴题”,该题以电磁感应为背景,考查了学生的思维能力和分析处理新问题的能力,很好地体现了高考能力立意这一命题原则。
解:(1)①方向:方向的判定需要用到安培右手定则,根据题中所给条件可判断AB棒中电流方向为从B到A,通过电阻R的电流方向为从C到D。这是比较基本的一个问题。多数学生可以很好地解答这个问题。
②设问通过电阻R的感应电流的大小:关键是感应电动势大小的计算,多数学生会有一定的畏难情绪,一是导体棒不是平动切割,二是平时教学中这种切割较少用到。这就需要学生从已有的知识中进行迁移,形成能力解决该问题。
第一途径,利用法拉第电磁感应定律E=n,试图解决△Φ,根据题中所给条件可知,B不变,计算变化的面积,设经过t时间,转过的圆心角为θ=ωt,
所变化的大扇形和小扇形面积分别面积为
第二途径,由题可知从A到B速度均匀增加,可以考虑平均值的方法。A、B两点的线速度为
平均值为
运用法拉第电磁感应推论可得:E=Br
由欧姆定律得:I=
联立以上各式得:
电流大小为I=
点评:第二种方法其实就隐藏在高中物理教材中,细心的同学会发现,我们在学习匀变速直线运动时求平均速度就用到了上述方法。类似的还有功的计算,弹簧弹力的计算等,都有这种思维隐藏其中。
(2)外力信息缺失的情况下,从能量守恒可以判断,外力的功率等于电阻的焦耳热功率和摩擦力的热功率之和。
电阻的焦耳热功率P=
结合第一问中电流大小得电阻R的焦耳热功率
解决摩擦力的热功率是对不同能力的学生进行区分的关键一环。应该考虑到摩擦力做功与路程有关,导体棒受到时内外轨的摩擦力作用,做功大综上所述,我们看到的是2014年高考物理中的压轴题一改过去在繁难的计算上考查学生的做法,取而代之的是思维的深度和灵活性的要求,更注重能力的考查,这给了众多考生耳目一新的感觉。
从高考的指挥棒的作用来看,一是有助于解决过去沉陷题海战术不能自拔的问题;二是有利于高中物理教学的“减负增能”。这不论对高中物理教学,还是对学生今后的成长,还是高校选拔人才来说,都是有利的。三是从指导教学方面看,今后的物理教学更应该注重学生能力的培养,而不是挤时间、拼体力的题海消耗战。