物理學(xué)科特邀名師： 梁 旭

浙江省特級(jí)教師

浙江省教育廳教研室高中物理教研員

中國(guó)教育學(xué)會(huì)物理教學(xué)專業(yè)委員會(huì)理事

試題風(fēng)格會(huì)適當(dāng) “回歸”

2007年高考物理試題命題小組的成員較新，因此高考試題風(fēng)格與前幾年相比有些變化，由高校試題改編的痕跡較明顯。我認(rèn)為這一現(xiàn)象在2008年的高考中應(yīng)該會(huì)有所改變。預(yù)計(jì)今年的試題風(fēng)格會(huì)適當(dāng)“回歸”，會(huì)更多采用中學(xué)生熟悉的語(yǔ)言、圖像來(lái)表述試題及求解方法。

考試重點(diǎn)仍將穩(wěn)定

“力與運(yùn)動(dòng)”和“守恒”仍將是物理試題的主線，體現(xiàn)“重點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)考”。對(duì)這兩部分內(nèi)容的考查主要放在分析、綜合、建模這些高層次能力上。同學(xué)們尤其要重視涉及“多個(gè)物體、多個(gè)過(guò)程”的問(wèn)題。

電學(xué)實(shí)驗(yàn)仍要重視力學(xué)實(shí)驗(yàn)注重拓展

去年高考物理實(shí)驗(yàn)題的第1小題是示波器實(shí)驗(yàn)，今年不可能再考。第2小題是力學(xué)實(shí)驗(yàn)，改變了前幾年實(shí)驗(yàn)題的第2小題是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的命題方式。2008年第2小題考電學(xué)實(shí)驗(yàn)的可能性較大，值得關(guān)注。力學(xué)實(shí)驗(yàn)題涉及的實(shí)驗(yàn)原理比較直觀，因此在考查的時(shí)候會(huì)更重視對(duì)實(shí)驗(yàn)的拓展。

名師出題1（出題人：鎮(zhèn)海中學(xué)特級(jí)教師黃國(guó)龍）

已知平拋物體在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)。某同學(xué)為了驗(yàn)證“平拋物體在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)”的猜想，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖1所示。用兩個(gè)鐵架臺(tái)將木板A水平固定，高度可以調(diào)節(jié)，在木板上鋪上白紙，白紙上再覆蓋復(fù)寫(xiě)紙，C為固定在水平桌面上的斜槽。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，先調(diào)節(jié)A板在一定高度，將小球從斜槽C上的某一合適位置由靜止釋放，確定小球落在A板上的位置，測(cè)量出此位置相對(duì)拋出點(diǎn)O的豎直距離（即小球下落的高度）y和水平距離（即小球的水平位移）x。調(diào)節(jié)木板的高度，重復(fù)上述步驟。某同學(xué)共進(jìn)行了六次測(cè)量，測(cè)得的數(shù)據(jù)如表1所示。

（1） 在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，為了確保小球做平拋運(yùn)動(dòng)，必須控制斜槽，為了確保小球沿同一軌跡做平拋運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)控制小球在斜槽釋放。

（2） 為了驗(yàn)證猜想，某同學(xué)以y為橫坐標(biāo)，以x2為縱坐標(biāo)，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在圖2上描出了相對(duì)應(yīng)的六個(gè)點(diǎn)，請(qǐng)你在圖中畫(huà)出相應(yīng)的x2 -y圖像。

（3） 在誤差允許的范圍內(nèi)，如何利用圖像來(lái)論證猜想（即說(shuō)明平拋物體在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)）？

（4） 若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2，試根據(jù)圖像求出平拋小球的初速度。

分析與解： （1） 小球做平拋運(yùn)動(dòng)的條件是拋出時(shí)的初速度方向是水平的，為此在調(diào)節(jié)斜槽時(shí)，必須控制斜槽末端槽口水平。為了使多次測(cè)量時(shí)小球在同一軌跡上運(yùn)動(dòng)，要求小球拋出時(shí)的初速度應(yīng)相同，為此要控制小球從斜槽上同一位置由靜止釋放。

（2） 根據(jù)圖中給出的點(diǎn)的分布情況，舍棄第五組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，畫(huà)出的圖像為一條直線（見(jiàn)圖2）。

（3） 若小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則x=v0 t（其中v0為小球水平拋出的初速度）。由y=gt2，得x2=，則x2 -y的圖像應(yīng)為一條通過(guò)原點(diǎn)的直線。雖然根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的圖像沒(méi)有嚴(yán)格通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，但偏離很小。因而在誤差允許的范圍內(nèi)，理論假定與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合，說(shuō)明“平拋物體在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)”的猜想成立。

（4） 由x2=和圖像可知，直線的斜率k=，故ｖ0=。由圖2可得k==0.90，故小球平拋的初速度為v0=2.10m/s。

點(diǎn)評(píng)： 這是一道探究性實(shí)驗(yàn)題。在根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪圖時(shí)，首先要根據(jù)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布趨勢(shì)，剔除由于測(cè)量錯(cuò)誤而明顯偏離的點(diǎn)。連線時(shí)要求線上通過(guò)的點(diǎn)盡可能多，不在線上的點(diǎn)應(yīng)分布在線的兩側(cè)。在運(yùn)用k=求解直線的斜率時(shí)，Δx2和Δy的取值應(yīng)盡可能大些，可以減小相對(duì)誤差。

名師出題2（出題人：效實(shí)中學(xué)特級(jí)教師鄔志林）

如圖3所示，“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星經(jīng)歷了114h的漫長(zhǎng)旅行，于2007年11月5日到達(dá)了近月點(diǎn)。抵達(dá)近月點(diǎn)后，高速飛行的“嫦娥一號(hào)”需要進(jìn)行“剎車(chē)”（制動(dòng)），才能成功進(jìn)入月球工作軌道。“嫦娥一號(hào)”的“剎車(chē)”或加速均靠一臺(tái)推力為490N的主發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火向前或向后噴氣來(lái)實(shí)現(xiàn)。“嫦娥一號(hào)”在近月點(diǎn)附近的制動(dòng)分三次進(jìn)行：第一次，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火22min，把衛(wèi)星的飛行速度從2.4km/s降到了2.06km/s，進(jìn)入周期為12h的橢圓環(huán)月軌道；第二次，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火14min，衛(wèi)星速度降到了1.8km/s，進(jìn)入周期為3.5h的環(huán)月軌道；第三次，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火10min，衛(wèi)星減速后進(jìn)入高度為200km，周期為127min的圓軌道。已知月球的半徑為1740km。請(qǐng)根據(jù)上述信息估算衛(wèi)星在整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中所消耗的燃料的質(zhì)量。（提示：發(fā)動(dòng)機(jī)每次點(diǎn)火工作的過(guò)程中衛(wèi)星質(zhì)量當(dāng)做不變，結(jié)果保留一位有效數(shù)字）

分析與解： 在制動(dòng)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火向前噴氣產(chǎn)生的推力是沿軌道切線方向的，在每次制動(dòng)過(guò)程中這個(gè)切向推力產(chǎn)生的加速度近似當(dāng)做不變。設(shè)第一次制動(dòng)時(shí)衛(wèi)星的質(zhì)量為m1，加速度為a1，第三次制動(dòng)時(shí)衛(wèi)星的質(zhì)量為m3，加速度為a3，衛(wèi)星在圓軌道上運(yùn)行時(shí)的速度為v。已知F=490N，v1=2.4km/s，v2=2.06km/s，v3=1.8km/s，t1=22min，t3=10min，h=200km，T=127min，則v=＝km/s=1.60km/s，a1==m/s2=0.26m/s2，a3==m/s2=0.33m/s2。故m1==kg=1.88×103kg，m3==kg=1.47×103kg。則制動(dòng)過(guò)程中消耗的燃料的質(zhì)量約為Δm=m3-m1=4×102kg。

點(diǎn)評(píng)： 解決本題的關(guān)鍵是把衛(wèi)星復(fù)雜的變速曲線運(yùn)動(dòng)作適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化、近似處理。由于“剎車(chē)”時(shí)間遠(yuǎn)小于運(yùn)行周期，可將“剎車(chē)”的整個(gè)過(guò)程看做就在近月點(diǎn)進(jìn)行。這時(shí)，衛(wèi)星受到的月球引力的方向與衛(wèi)星的速度方向垂直，不會(huì)改變速度的大小，因此改變衛(wèi)星速度大小的就是發(fā)動(dòng)機(jī)的切向推力。

名師出題3（出題人：臺(tái)州中學(xué)特級(jí)教師林輝慶）

一束電子從y軸上的M點(diǎn)以平行于x軸的方向射入第一象限區(qū)域，射入時(shí)的初速度大小為v0，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e。為使電子束通過(guò)x軸上的N點(diǎn)，可在第一象限的某區(qū)域加一個(gè)沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。此電場(chǎng)的強(qiáng)度為E，電場(chǎng)區(qū)域沿y軸方向很長(zhǎng)，沿x軸方向的寬度為s，且已知OM=L，ON=2s。求該電場(chǎng)左邊界的橫坐標(biāo)。

分析與解： 勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)不同，則電場(chǎng)左邊界的橫坐標(biāo)x也不相同。

（1） 若電子穿過(guò)電場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)距離剛好為L(zhǎng)，如圖4所示，此時(shí)x=s。在穿越電場(chǎng)的過(guò)程中，電子在x軸方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，位移為s=v0 t；在y軸方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a=，位移為L(zhǎng)=at2，故此時(shí)E=。

（2） 當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)E＞時(shí)，x＞s，如圖5所示。由2s-x=v0t和L=，解得 x=2s-。

（3） 當(dāng)E＜時(shí)，x＜s，電子射出電場(chǎng)后做直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)N點(diǎn)，如圖6所示。設(shè)電子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)距離為y1，偏轉(zhuǎn)角為φ。由s=v0 t得t=，則y1==， tanφ==。因?yàn)長(zhǎng)-y1=（s-x）tanφ，解得x＝-.當(dāng)E＜時(shí)，x<0，不符合題意。

綜上所述，當(dāng)E≥時(shí)，x=2s-；當(dāng)≤E＜時(shí)，x＝-；當(dāng)E＜時(shí)，無(wú)解。

點(diǎn)評(píng)： 求解本題時(shí)，要先根據(jù)帶電粒子在電場(chǎng)中做平拋運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)距離與相關(guān)因素的關(guān)系，分析出能使電子通過(guò)N點(diǎn)的各種情況。然后以電場(chǎng)強(qiáng)度E（也可以是v0或L）的不同取值為線索，推導(dǎo)在不同條件下電場(chǎng)左邊界的位置。本題著重考查分析、推理和運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力。

注：本文中所涉及到的圖標(biāo)、公式、注解等請(qǐng)與PDF格式閱讀原文