2018浅谈两例高考物理试题中的大学普通物理背景及普通物理在高中物理

6914498

　　浅谈两例高考物理试题中的大学普通物理背景及普通物理在高中物理教学中的应用  http://
摘 要 纵观近几年的高考物理试题，有许多试题都涉及到了大学普通物理试题的常用背景。虽然这些试题运用高中物理知识也可顺利求解。但是，其解释方法存在不严谨之处。所以，这就给高中物理教师提出了更高要求，不但要对高中物理知识做到熟知，对于大学普通物理，也要做到心中有数，对于学习程度比较高的同学，可以进行适当的引导。
　　关键词 高考物理 大学普通物理
　　中图分类号：G633.7文献标识码：A
　　
　　Shallow Discussion of Two Examples of College Entrance Examination Physics Test Based on the Back Ground of College General Physics and the Application of General Physics in the High Middle School Physics Teaching
　　LIU Ke
　　(Physics School, Northeast Normal University, Changchun, Jilin 130024)
　　Abstract Considering college entrance examination physics test, there are many questions of the test touching upon the usual background of college general physics test. Although these questions can be resolved with high school physics knowledge, but the explanation is not rigorous enough. Therefore, higher demands are put forward to High school physics teachers. They not only need to know very well about the high school physics, but also need to know about college general physics. And so they could give proper guide to the students who have higher study demands.  http://
　　Key words college entrance examination physics test; college general physics
　　
　　0 引言
　　大学普通物理与高中物理最大的区别在于数学工具的不同，大学普通物理的数学工具是高等数学微积分，而中学物理只是简单的数学运算，数学工具的不同必然会造成高中物理存在一些难以解释的事实，原理。然而，当这些问题出现在高考题目中时，就会让学生产生困惑。所以，这就要求高中物理老师应该准确把握普通物理知识，对学生的思想进行引导。
　　1 高考例题及分析
　　下面就用几个例子说明大学普通物理在高考试题中的体现：
　　例1：（江苏省高考题）如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r0 = 0.10 /m，导轨的端点P、Q用电阻可以忽略的导线相连，两导轨间的距离l = 0.20m。有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与时间t的关系为B = kt，比例系数k = 0.020T/s。一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦低滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直。在t = 0时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t = 6.0s时金属杆所受的安培力。 论文网 http://
　　经分析，可知求解这道题的的关键在于搞清系统的电动势是多少，就在这一问题上，多数高中生将感到困惑，其原因是：首先，旧版高中教材中并没有明确指出感生电动势与动生电动势，只是给出了两个公式即E = 和E=Blv，这使学生无法准确的认知感生电动势与动生电动势的区别。解题必然会产生困难。其次，新版高中教材虽然给出了两种电动势的解释。但是许多物理教师的习惯性讲解方法却无形中误导了学生。这是因为实际教学中物理教师大多会用这种推导方法从法拉第电磁感应定律，推出动生电动势。这种方法固然直观，但是，学生会误认为两种电动势实质上是一样的。然而实际上，虽然动生电动势与感生电动势有时是相对的，通过坐标系的变化有时可以互相转换，但实际上两者产生的原因却有本质上的不同。如果不清楚这一点的话，学生在分析这一道题时必然会发生思维混乱。在其他一些问题中，比如说单一导体棒在磁场中切割磁感线为什么也会有电动势产生时，按上述推导则无法解释。
　　从普通物理角度来说，当导体以速度V向右运动时，导体内的电子也会和导体一样，具有向右的速度，由于导体是在磁场中运动的，所以电子会受到洛仑兹力的作用，f = -e（vB）由于洛仑兹力的作用导体中的电子发生了重新分布，电子集中到了C端，而D端则带负电，这样就产生了电动势。而作用在电子上的洛仑兹力是一种非静电力，而电动势的定义为单位正电荷从负极通过电源内部移动到正极的过程中，非静电力所做的功。 论文代写 http://
　　所以单位正电荷所有非静电力为K == (v譈)
　　
　　于是，动生电动势为
　　由此可见，动生电动势产生是由于洛仑兹力使导体内电荷发生移动而产生的。而高中生已经学习了洛仑兹力，在实际教学中，教师完全可以将这一过程讲解给学生，并强调动生电动势与感生电动势的不同。这样，学生就不会轻易将两种电动势混为一谈。
　　再来说说感生电动势，变化的磁场在其周围也会激发一种电场，叫做感应电场或涡旋电场。这种电场与静电场的共同点是对电荷有作用力，不同点在于涡旋电场不是由电荷激发，而是由变化的的磁场激发，而且它并不是一个保守场,即
　　
　　而产生感生电动势的非静电力K正是这一涡旋电场E，即
　　
　　通过以上分析，可以知道，动生电动势的非静电力是洛仑兹力，而感生电动势的非静电力是产生的涡旋电场的场强，连着有本质的区别，在题目中应分别考虑，计算各自产生的电动势。
　　所以，这道题中的电动势应该是感生电动势与动生电动势之和E = S + Blv = Sk + Blv ，其中L= at2 S=Ll回路总电阻R=2Lr0，回路感应电流I=E/R，作用于杆的作用力F=Bli，解得F = ，带入数据得F=1.44?0-3N。
　　这道题给我们的启示是在讲解电磁感应现象时，我们应该考虑将两种电动势的本质告诉学生，因为学生对微积分并不了解，所以它们的表达式可以不讲，但是产生原因要讲明，两种电动势是由于磁通量变化原因的不同分类的。还要说明的是，有一些辅导书上写E=是计算一段时间内的平均电动势，E = Blv是计算瞬时电动势，实际上来说这是不正确的，而且上例中两个公式都是计算瞬时电动势的。所以，教师在讲解中可以说明，假B随时间的变化率恒定（如上题）或 T0时，公式E = 也可以计算瞬时电动势。 论文网 http://
　　下一例中将看到现在的高考命题者希望将一些带有高等数学背景的试题拿到高考题中，希望考生通过一些巧妙的方式解决，但是，对于这些试题，教师应该有足够清晰的认识，这样，对于有能力的学生，教师可以进行适当的拓展。
　　例2.（北京09年高考题）图示为一个内、外半径分别为R1和R2的圆环状均匀带电平面，其单位面积带电量为 。取环面中心O为原点，以垂直于环面的轴线为x轴。设轴上任意点P到O点的的距离为x，P点电场强度的大小为E。下面给出E的四个表达式（式中k为静电力常量），其中只有一个是合理的。你可能不会求解此处的场强E，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断，E的合理表达式应为
　　这道题是北京当年高考时选择题的压轴题，由此可见这道题是有一定难度的。命题者的本意是希望考生通过物理量纲分析和代入特殊值的方法来选出正确答案。但是本题实际上可以通过微积分的方法准确求解。 论文代写 http://