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第三章知識大盤點
一、必修力學模塊
必修力學模塊是主體部分,包括靜力學、運動學和動力學。力學是整個中學物理的基礎和核心,歷年高考中,力學分值所佔比例較大,並有逐年提高比例的趨勢,壓軸大題大多為力學問題或與力學緊密聯系的問題。
(一)力學考點和知識結構解析
力學分七個知識板塊,這七個知識板塊又可以歸納為三個知識體系:靜力學、運動學和動力學。
1。靜力學,即第一知識板塊『力、物體的平衡』,考查方式有兩種:單獨考查和與其他板塊綜合考查。考查熱點是物體的受力分析和平衡條件的應用,復習難點是摩擦力的分析與計算。知識結構如圖31。
注意從彈力到摩擦力的那個箭頭,它表示摩擦力與彈力之間存在條件關系;有彈力纔可能有摩擦力,或者說有摩擦力必有彈力。因此在對物體進行受力分析時,兩個相互接觸的物體間可能沒有力的作用;可能有一個力,那一定是彈力;最多受兩個力,即彈力和摩擦力。
2。運動學,必修模塊中的運動學部分包括直線運動、曲線運動兩個板塊。試題特點是:
(1)直線運動主要是隱性考查,單獨命題少,考查熱點有加速度、瞬時速度和平均速度等概念以及勻變速直線運動的規律應用。特別提醒考生注意兩個推論:①做勻變速直線運動的物體在連續相等時間內的位移之差都相等,且等於物體加速度與時間間隔的平方的乘積,即Δs=aT2;②平均速度推論:做勻變速直線運動的物體在一段時間內的平均速度,等於物體在這段時間中央時刻的瞬時速度,即v=vt/2=s/t=v0+vt/2。這兩個推論不僅在處理打點計時器打出的紙帶時是必需的,在解有關位移—時間關系的問題時也有獨特之處,記住這樣一個思路:位移→時間→平均速度,試一下,是不是很簡捷。
(2)曲線運動主要考查平拋運動、勻速圓周運動,特點是知識覆蓋面廣,關聯知識點多,大多是與電場、磁場及機械能的綜合命題,試題主觀性強,綜合力度大,與生活實際以及新科技聯系緊密,尤其是人造地球衛星問題,幾乎是每年必考的內容,是考查的重點,特別是在2007年10月份成功發射了『嫦娥一號』繞月衛星。分析曲線運動的基本方法是運動的合成與分解,這一考點的要求層次由Ⅰ類上昇到Ⅱ類,也是難點,估計在高考中會有所體現,對於拋體運動的研究方法一定要掌握。
本知識系統的結構由勻變速直線運動展開,到特殊的運動實例如初速度為零的勻加速直線運動、自由落體運動、豎直上拋運動和平拋運動等;圓周運動除描述運動的基本概念外,引入了獨立的描述方法,如圓周運動中的角速度。知識結構如圖32。圓周運動結構圖略。
3。動力學,包括牛頓定律、衝量和動量、功和能三部分,是力學乃至整個中學物理考查的重中之重。衝量和動量部分在選修3-5中,除廣東高考在必考中考查外,其他新課標省份均放在選修3-5模塊中選考。所以廣東高考中將動量綜合能量守恆放在一起以大型計算題考查的可能更大。考查特點是出題頻率高,密切聯系生活、生產實際,聯系現代科學技術,題材豐富,內容廣泛。既可以單獨命題,也可以綜合命題,通常有計算大題、壓軸題。考查熱點有牛頓第二定律與運動學的結合、非勻變速直線運動加速度和速度變化的分析判斷,衝量和動量的矢量性,辨析衝量、動量、功的概念,動能定理以及機械能守恆定律,碰撞問題等,碰撞問題常常作為考查動量定理和動能定理的切入點,是一個經久不衰的典型試題模型;力、電綜合問題也都集中在動力學知識系統,常見題型有帶電粒子在電、磁場中的運動,電磁感應中導體切割磁感線模型以及能量的轉化問題等,有人說,在電場和磁場的有關問題中,除了描述電場和磁場的概念性問題外,其實就是力學問題,只不過是在力學中常見的三種力的基礎上,增加的電場力、安培力和洛倫茲力而已,從力、電綜合問題的角度看是很有道理的。綜合運用動量和能量知識求解復雜的力學綜合題是考試中的難點之一,此外,彈簧牽連體和實驗問題也是考查的一個難點。在方法上,靈活運用整體法和隔離法,使用全過程法和分解物理過程,運用數學方法解決物理問題是考生訓練的重點。動力學知識結構如圖33和圖34所示。其中『常見運動』部分是運動和力的關系,更多運動形式大家可以在復習中去體會、充實。
圖33動力學
(二)解題思路和解題能力培養
1。基本思維程序
審題→確定模型→兩個守恆定律→兩個定理→牛頓定律+運動學規律
審題的第一步,也是最基本、最重要的一步,讀懂試題,確定知識范圍,無論你的學習基礎好壞,都要重視讀題訓練。讀懂試題的基本要求是正確、完整地理解題意,弄清物理過程,養成畫草圖表示物理過程的良好習慣,充分挖掘題中信息,確定問題涉及的知識范圍,這是審題的基本要求;第二步是明確出題意圖,這是審題的最高境界。如果你能深入出題人的內心,明白試題的用意和試題的考點,就沒有什麼試題能夠難得住你了。
確定模型能幫助你快速選定解題方法,包括選擇研究對象(是整體還是隔離出一部分)、明確物理過程、確定題型等,力學中常見試題模型有很多,如運動模型(包括各種不同性質的運動)、傳送帶模型、子彈打木塊模型、人船模型、天體運動模型、單擺模型等。許多時候解題不順就是因為你沒有判斷題型就用自己最熟悉的方法解題,結果事倍功半,或者是對題型判斷失誤而使思路誤入歧途。因此分析題型是提高解題效率所必需的。但我們也反對經驗主義,千萬不能由讀題直接聯想到你所熟悉的試題模型後,就簡單地套用解題方法。試題模型一定是在認真審題的基本上纔能正確確定,並比較各題之間有哪些細微的差異,往往就是這些『細微』、幾個關鍵字使陳舊試題煥然一新。
對物體系統(兩個或兩個以上物體),優先使用兩個守恆定律(機械能守恆定律和動量守恆定律),首先得尋求『守恆量』,也就是判斷在此物理過程中系統哪些物理量(如動能、機械能、動量等)是守恆的,判斷的依據是守恆條件。由於守恆定律不涉及問題的中間過程,可以從初始狀態直接到終了狀態,列出全過程方程,解題方便,因此很多復雜問題用守恆定律解時顯得簡單明了。
兩個守恆定律對應兩個定理(動能定理和動量定理),當守恆定律不成立或者有一個不成立,或者問題涉及到系統內物體的相互作用時,我們就會選用兩個定理來解題。動量定理既適用於單個物體,也適用於系統。中學物理中的動能定理只適用於單個物體,對系統則需要修正,比如在子彈打木塊問題模型中,系統內力是滑動摩擦力,若外力不做功,子彈打入木塊的深度為d(d<L,L為木塊厚度),則系統動能定理為-fd=1/2(m+M)v2-1/2mv,式中v為子彈與木塊的共同速度。中學物理中除這個修正式經常使用外,其他情況不用考慮。
如果問題涉及物體的運動性質判斷,求解加速度以及物體間相互作用力,則『牛頓定律+運動規律』是最直接的方法。
2。力學三把『金鑰匙』
牛頓定律+運動規律、動能定理和機械能守恆定律、動量定理和動量守恆定律被稱為力學解題的三把『金鑰匙』,選用時注意它們的適用情景:
動量守恆定律P′=P:兩個或兩個以上相互作用的系統;動量定理Ft=mv′-mv:力的時間積累效應。
機械能守恆定律E2=E1:能量系統;動能定理Fs=1/2mv-1/2mv:力的空間積累效應。
牛頓定律F=ma:瞬時效果。
圖35 『金鑰匙』
怎樣選用解題途徑,一切要視具體問題來定。有時需同時用之,有時可分別用之。這就需要通過解題不斷總結經驗教訓。纔能深刻領會,靈活運用。限於篇幅,本文沒有列舉實際例題示范,旨在幫助大家建立一個框架,復習時可以對照這個框架,去充實內容,體會學習方法,訓練解題能力。
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