蔣緯
一、在生活情境的考題里,挖呀挖呀挖
情境類試題以其立意新穎、構(gòu)思巧妙、可讀性強(qiáng)、密切聯(lián)系生活實(shí)際,而被命題專家所青睞;以其涉及知識(shí)理解、過程解讀、模型轉(zhuǎn)化、方法處理、情感及價(jià)值的全方位考查,而成為高考命題的熱點(diǎn)。
例1 (第13題)汽車剎車助力裝置能有效為駕駛員剎車省力,如圖1所示,剎車助力裝置可簡(jiǎn)化為助力氣室和抽氣氣室等部分構(gòu)成,連桿AB 與助力活塞固定為一體,駕駛員踩剎車時(shí),在連桿AB 上施加水平推力推動(dòng)液壓泵實(shí)現(xiàn)剎車。助力氣室與抽氣氣室用細(xì)管連接,通過抽氣降低助力氣室壓強(qiáng),利用大氣壓與助力氣室的壓強(qiáng)差實(shí)現(xiàn)剎車助力。每次抽氣時(shí),閥門K1 打開,K2 閉合,抽氣活塞在外力作用下從抽氣氣室最下端向上運(yùn)動(dòng),助力氣室中的氣體充滿抽氣氣室,達(dá)到兩氣室壓強(qiáng)相等,然后閥門K1 閉合,K2 打開,抽氣活塞向下運(yùn)動(dòng),抽氣氣室中的全部氣體從閥門K2 排出,完成一次抽氣過程。已知助力氣室容積為V0,初始?jí)簭?qiáng)等于外界大氣壓強(qiáng)p0,助力活塞橫截面積為S,抽氣氣室的容積為V1。假設(shè)抽氣過程中,助力活塞保持不動(dòng),氣體可視為理想氣體,溫度保持不變。
(1)求第1次抽氣之后助力氣室內(nèi)的壓強(qiáng)p1。
(2)第n 次抽氣之后,求該剎車助力裝置為駕駛員省力的大小ΔF。
解析:拋開“汽車剎車助力裝置”這一陌生的信息,通過相似性聯(lián)系,抓住主要信息進(jìn)行比較和分析,即可找到解題的正確方法。(1)問與我們平時(shí)訓(xùn)練中遇到的抽氣問題類似,(2)問與我們平時(shí)訓(xùn)練中遇到的活塞受力平衡問題類似。
(1)以助力氣室內(nèi)的氣體為研究對(duì)象,其初態(tài)壓強(qiáng)為p0,體積為V0,第1次抽氣之后,氣體體積V =V0 +V1,根據(jù)玻意耳定律得p0V0=p1V,解得p1= p0V0/V0+V1。
(2)第2次抽氣之后有p1V0=p2V,解得p2= p1V0/V0+V1 = (V0/V0+V1)2p0。以此類推,第n 次抽氣之后助力氣室內(nèi)的氣體壓強(qiáng)pn =(V0/V0+V1)np0。對(duì)助力活塞進(jìn)行受力分析,根據(jù)平衡條件可得,初態(tài)下有F0=p0S,第n 次抽氣之后有Fn =pnS,則剎車助力裝置為駕駛員省力的大小ΔF =F0 -Fn ,解得ΔF =[1- (V0/V0+V1)n]p0S。
深挖感悟:實(shí)際上,很多情境類試題并不是很難,而是考生被新的信息所嚇住,以至思維被鉗制,思路混亂。在生活情境的考題里,挖呀挖呀挖,通過相似聯(lián)系和比較,將陌生信息轉(zhuǎn)化為熟悉的物理模型,就能合理解決它。
二、在物理模型的構(gòu)建里,挖呀挖呀挖
例2 (第6題)如圖2所示,真空中有區(qū)域Ⅰ和Ⅱ,區(qū)域Ⅰ中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)方向豎直向下(與紙面平行),磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,等腰直角三角形CGF區(qū)域(區(qū)域Ⅱ)內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外。圖中A、C、O 三點(diǎn)在同一直線上,AO 與GF 垂直,且與電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向均垂直。A 點(diǎn)處的粒子源持續(xù)將比荷一定但速率不同的粒子射入?yún)^(qū)域Ⅰ中,只有沿直線AC 運(yùn)動(dòng)的粒子才能進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ。若區(qū)域Ⅰ中電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1,區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2,則粒子從CF 的中點(diǎn)射出,它們?cè)趨^(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0。若改變電場(chǎng)或磁場(chǎng)強(qiáng)弱,能進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ中的粒子在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,不計(jì)粒子的重力及粒子之間的相互作用,下列說法中正確的是( )。