黃 瑩

(江蘇省鎮(zhèn)江市江南學(xué)校 212001)

初中物理測(cè)驗(yàn)中有一類題型，它涉及多種能量之間的轉(zhuǎn)化.例如能量A轉(zhuǎn)化為能量B,能量B再轉(zhuǎn)化為能量C，若每次能量的轉(zhuǎn)化都不是理想情況，而是存在一定的損耗，那么必然兩次轉(zhuǎn)化的效率均小于100%，我們把這樣涉及多種能量的轉(zhuǎn)化和計(jì)算的題型稱為雙效率題.

一、分析題型、總體把握

縱觀筆者所在地近幾年的中考物理試題，不難發(fā)現(xiàn)此類型的題目有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

1.分值大、權(quán)位重

本地區(qū)2014年—2017年連續(xù)四年在計(jì)算、甚至壓軸題中出現(xiàn)雙效率題，分值和重要性不言而喻.中考物理試題就是一線教師教學(xué)的指揮棒，這樣的中考動(dòng)向讓我們必須對(duì)這類題型給于足夠重視.

2.綜合程度強(qiáng)

由于題目涉及多種能量的轉(zhuǎn)化和計(jì)算，所以題目中涉及的知識(shí)綜合程度較強(qiáng).例如電熱綜合、力熱綜合、電磁綜合等等.從難度系數(shù)上來(lái)說(shuō)，它屬于7∶2∶1中的“2”，屬于中上難度的題型，也是讓學(xué)生間拉開(kāi)分?jǐn)?shù)差距，凸顯試題區(qū)分度的重點(diǎn)題型.

3.能力要求高

這類題型題目中涉及的物理量往往都有錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，頭緒一多，學(xué)生在處理起來(lái)就顯得吃力、甚至無(wú)從下手，因此雙效率題對(duì)學(xué)生的能力還是有較高要求的，掌握這種題型的解題方法對(duì)于學(xué)生而言是非常必要的.

下面筆者就以一道電熱綜合題為例，談一談這類題型的解題方法.

二、典型例題、到位分析

例題全球最大的太陽(yáng)能飛機(jī)依靠太陽(yáng)能為平均功率為10KW的電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，某日，日照持續(xù)15h，白天一部分電能全部給超輕薄鋰離子電池充電，其充電效率為90%.夜間飛行時(shí)，如果鋰離子電池將儲(chǔ)備的能量全部釋放，為電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力.

(1)求飛機(jī)上的電動(dòng)機(jī)工作一天消耗的電能W.

(2)求太陽(yáng)能電池板提供給鋰離子充電的電能W充.

(3)若每秒每平方米太陽(yáng)能電池板接收太陽(yáng)輻射的功率為250W/(s·m2),則覆蓋在飛機(jī)表面的太陽(yáng)能電池板的面積S至少為多少？(保留一位小數(shù))

解(1)飛機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為10KW，飛機(jī)晝夜不停的飛行24h.W=P×t=10kw×24h=240kw·h

(2)充電效率：鋰離子電能的90%轉(zhuǎn)化為飛機(jī)夜間飛行所需的電能.白天日照持續(xù)15h，晚上飛機(jī)飛行時(shí)間為9h.

飛機(jī)夜間飛行9h的消耗的電能為W′

W′=P×t晚上=10kw×9h=900kw·h

太陽(yáng)能電池板提供給鋰離子充電的電能W充.

(3)飛機(jī)一天消耗的總電能W電

W電=W白+W充=150kw·h+100kw·h=250 kw·h

由于每秒每平方米太陽(yáng)輻射的功率為250W，且白天日照時(shí)間為15h,假設(shè)太陽(yáng)能電池板的面積為S，則：

E=P·S·t

三、方法提煉、科學(xué)有效

我們可以嘗試借這道題來(lái)歸納解雙效率題的一般方法，進(jìn)而由特殊到一般、應(yīng)用遷移、舉一返三.筆者把解題過(guò)程分為下列幾個(gè)步驟：

1.挑重點(diǎn)：篩選出題目中對(duì)解題有用的條件

很多地區(qū)中考計(jì)算題、壓軸題都有一個(gè)共同特點(diǎn)：題目長(zhǎng)、閱讀量大.就拿本道題為例，雖然題目體現(xiàn)了物理來(lái)源于生活，與生活聯(lián)系緊密，但“2016年7月26日，全球最大的太陽(yáng)能飛機(jī)陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)降落在阿聯(lián)酋阿布扎比機(jī)場(chǎng)，完成人類首次太陽(yáng)能環(huán)球飛行的壯舉”、 “首次實(shí)現(xiàn)晝夜飛行而不耗費(fèi)一滴燃油，成功地向人們傳播了新能源的理念”，這兩句話與解題并沒(méi)有太大關(guān)系，這樣的題干閱讀時(shí)可以一帶而過(guò)，把分析重點(diǎn)放在后面的數(shù)據(jù)關(guān)系上.

2.理轉(zhuǎn)化：看明白題目中涉及哪幾種能量之間的轉(zhuǎn)化

理出題目中涉及的幾種能量.一般會(huì)涉及到的能量有太陽(yáng)能、電能、機(jī)械能、內(nèi)能、風(fēng)能、水能等，回憶起計(jì)算這些能量的公式.可以直接套用公式的能量有：電能W電=Pt；熱傳遞過(guò)程中吸收或放出的熱量Q=cmΔt

燃料燃燒放出的熱量Q=mq、Q=vq；機(jī)械能W機(jī)=Pt、W機(jī)=Fs

需要根據(jù)具體情況確定能量大小的有太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等.例如本題中太陽(yáng)能的大小需要根據(jù)接受太陽(yáng)能輻射的功率、光照時(shí)間和太陽(yáng)能電池板的面積來(lái)確定，因此公式為E=pst.

3.清邏輯：弄清涉及轉(zhuǎn)化效率的幾個(gè)物理量之間的邏輯關(guān)系

理解各物理量之間的邏輯關(guān)系是解題的關(guān)鍵，我們可以用思維導(dǎo)圖的形式展示各物理量之間的關(guān)系.本題中太陽(yáng)能的25%轉(zhuǎn)化為電能，電能又分為白天飛機(jī)消耗的電能和晚上給電池充電的電能，而晚上電池能量的90%轉(zhuǎn)化為夜間飛機(jī)飛行的動(dòng)力.

如上圖這樣的分析方法清晰了各物理量之間的邏輯關(guān)系，從而進(jìn)一步確定各物理量求得的先后順序，明確解題思路.

4明思路：理清解題步驟、效率水到渠成

在這里充電電能W充相當(dāng)于總功，飛機(jī)夜間飛行的動(dòng)力W′相當(dāng)于有用功，因此已知W′的情況下，應(yīng)用W′除以90%才能得到充電電能W充.

通過(guò)對(duì)這道例題的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)做物理題最忌諱沒(méi)有思路的埋頭瞎做，縱觀整道題，理出解題思路，明確物理量求得的先后順序，正確利用公式及變形公式才是合理的解題方法.