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方法物理综合问题专题
来源: 本站原创   点击数:1694   更新时间:2005-09-07

一、高考物理方法物理综合问题特点

方法物理实际问题强调综合性、概念性和方法论。高考物理方法物理综合问题特点表现为:

1、以物理实验为背景。创设一些实践性和探索性的创新实验问题,考查大发888官网能运用已学的知识、实验思想方法(例如,图象、间接测量、放大、转化、比较等实验思想方法)设计新情景的实验方案能力,运用实验数据处理方法(例如,线性化、图象外推、图象面积处理等方法)分析处理实验数据给出结果能力,运用误差分析方法分析误差原因、提出减小误差的方法能力。

2、以科学研究和技术设计为背景。问题中渗透一定的科学探索、研究方法以及科技设计思想方法因素,考查大发888官网能正确运用科学研究方法和思维方法(假设、类比、等效、微元、特殊化、对称、分析与综合、归纳和演绎等)进行探索求解能力和科学素养。

二、历届物理高考方法物理综合问题考查列表小结

方法物理问题
 问题情景
 物理理论
 实验方法、思维方法
 
86全国高考题
 干电池电动势的测量
 欧姆定律
 多次间接测量
 
97上海高考题
 测量重力加速度
 单摆周期公式
 图象及线性化方法
 
97上海高考题
 测量滑动磨擦系数
 F=ma,运动学公式
 间接测量、误差分析
 
98全国高考题
 电阻的测量
 全电路欧姆定律
 二次间接测量方法
 
99上海高考题
 汽车加速度测量
 ΔS=aT2
 放大法,点迹法
 
99上海高考题
 地球半径估测
 光的直线传播,几何知识
 数学方法
 
2000全国高考题
 电流表内阻的测量
 电路知识,欧姆定律
 二次测量、比较方法
 
2000全国高考题
 核子间关联的“双电荷交换反应”的力学模型
 力和运动、动量守恒
 模型方法、动态思维、信息检索能力
 

三、高考物理方法物理综合问题复习途径

(一)、改变原有大发888官网实验因素,运用已学的实验思想方法设计新的实验

高考复习中教师可以原来大发888官网实验为起点,通过改变原有大发888官网实验的实验条件、实验仪器、实验目的、实验要求提出创新的实验问题,引导大发888官网运用已学的实验相思方法和理论来设计新的实验方案、数据实验处理方法、分析实验误差,从而培养大发888官网的实验设计能力和创新能力。

例1、在<<用单摆测量重力加速度>>实验中,若实验中没有小球,而只给一形状不规则的小石头,则如何测量当地的重力加速度?

[分析与解]:这个新的实验是在改变原有实验仪器的基础上提出来的,新的实验需要运用新的实验相思方法来设计,即需运用二次间接测量方法求g,即:用细线和小石头组成一单摆,分别测出细线长度为L1、L2时单摆的振动周期T1、T2,分别列出:T1=2π√L1/g, T2=2π√L2/g

由上二式解之:g=4π2(L1-L2)/(T12-T12)。为了减小误差,应多次测量求平均值。 



给出实验数据后,教师引导大发888官网运用图象和线性化方法处理实验数据(以L为横坐标,T2为纵坐标),给出如图10所示的图象,由图象给出g=4πctgθ。

上述课外实验中,通过运间接测量方法巧妙设计实验方案,

运用图象、线性化方法处理实验数据精确测出g,培养了大发888官网实验设计和数据处理能力。

例2、(2000年全国物理高考实验题)从下表中选出实验器材,设计一电路来测量电流表A1的内阻r1,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据。



仪器代号
 规 格
 
电流表(G1)
 量程10mA内阻r1待测(约40Ω)
 
电流表(G2)
 量程500μA,内阻r1=750Ω
 
电压表(V)
 量程10V,内阻r3=10kΩ
 
电阻(R1)
 阻值约100Ω,作保护电阻用
 
滑动变阻器R2
 总阻值为50Ω
 
电池(E)
 电动势1.5V,内阻很小
 
电键(K)
  
 
导线 若干
  
 

在虚线方框中画出电路图,表明所用仪器的代号; 


若选测量数据中一组来计算r1,则所用的表达式为r1=---------------,式中各符号的物理意义是---------------------------------------------------------------------------。 

[分析与解]:这个实验题是在高中物理大发888官网实验限流外接法测量电阻的基础上,通过改变实验对象(原来是金属丝,现变为电流表)而提出的一个新的实验问题。由于测量对象改变,不能运用原来伏安法来测量电流表的内阻。根据题中给予的实验仪器,应运用比较的方法来测量,电流控制电路可用分压(也可运用限流电路),设计的电路图如图所示。r1=I2r2/I1,其中I2为通过A2表的电流强度,I1为通过A1表的电流强度。

(二)、运用已学的理论和方法进行新情景实验设计和处理

近几年物理高考实验题中出现很多情景新颖的设计性、探索性实验题,主要考查大发888官网运用所学的理论和实验思想方法进行实验设计能力和数据处理能力。 



例3(99年上海市物理高考题).现有一阻值为10

欧姆的定值电阻、一个电键、若干根导线和一个电压表,

此电压表表面上有刻度但无刻度值,要求设计一个能测

量某电源内阻的实验方案(已知电压表内阻很大,电压

表量程大于电源的电动势,电源内阻约为几欧姆)。要求:


画出实验电路图; 

(2)简要写出完成连接后的实验步骤;

(3)写出用测得量计算电源内阻的表达式。

[解与分析]:(1)实验电路如图4所示;(2)实验步骤为:合上电键,记下电压表偏转格数N1,合上电键,记下电压表偏转格数N2;(3)根据全电路欧姆定律列出

二次实验时有关物理之间的关系式:ε= KN1,ε=KN2+rKN2/R,解之:r=R(N1- N1)/ N1

例3高考题是一个以新实验为情景的探索创新方法物理问题,问题中渗透了高中物理稳定电路知识,考查了大发888官网运用二次间直测量实验思想方法结合数学知识设计实验方案的能力。

例4、某同学用自来水龙滴水做测量重力加速度实验,他把金属盘放在水龙头正下方h处,调节开头,使一滴水刚落在盘中时,加另一滴水刚好从自来水龙头处开始下落,这两滴之间没有其它水滴。试问:


此同学的实验原理; 


所需测量的物理量及实验仪器。 

[分析与解]:这是一个新情景的物理设计性实验题,大发888官网可运用自由落体运动规律h=gt2/2得g=√2h/t2,运用米尺测出水龙头和金属盘之间距离h,但此实验主要误差是时间t的测量,为了减小商量误差,应运用放大的实验思想方法测量时间(此方法在运用单摆测重力加速度实验中已运用),即从调节开头,使一滴水刚落在盘中(听水滴撞击金属盘的声音),另一滴水刚要从水龙头处开始下落,从某滴水落入盘中时开始计时,并计数为1,用秒表共测了t0时间,刚好有n(n较大)滴水落入盘中。因而水滴自由下落时间为t= t0/(n-1),重力加速度:

g=√2h(n-1)2/t02。

 

(三)、以科学和技术研究为背景,渗透科学研究方法和思维方法

近几年高考物理题中常以科学研究为背景,渗透科学研究方法的方法物理问题,例如,地球半径的测量、太阳密度的估算、太阳系模型与氢原子模型的类比等,通过这种方法物理问题测试,在考查了高中物理重要知识的同时,重点考查了大发888官网能否运用物理学研究的科学方法(假设方法、对称方法、等效方法、近似方法、图象方法等)和思维方法(归纳思维、特殊化思维等)。

例5、用一个标有“12V、24W”的灯泡做实验,测得灯丝的电阻R随灯泡两端电压变化关系如图所示,利用这条曲线:

(1)计算正常发光情况下灯丝的电功率;

(2)计算正常发光情况吓灯丝的温度(假设灯丝电阻与其绝对温度成正比,室温为300K);

(3)现把一定值电阻与灯泡串联,接到20V的电压上,要使灯泡能正常发光,串联的电阻应为多大?




当灯泡开关合上后,需0.5s灯泡才能正常发光,为什么这时灯泡电流比开始时小?计算电流大值。 

例6、容积为V=100cm3的空球带有一根有刻度的均匀长管,管上N=101个刻度,设长管与球连接处为第一个刻度,以后顺序向上排列,相邻两刻度间管的容积为0.2cm3。水银液滴将球内的空气与大气隔开,如图所示。当温度为t=5°C时,水银滴在刻度为n=21的地方,那么在此大气压下,能否用它测量温度?说明理由,若能,求其测量范围(不计容器热膨胀)。

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