高考“盛宴”　名師“菜譜”（四）

物理學(xué)科特邀名師： 梁 旭

浙江省特級教師

浙江省教育廳教研室高中物理教研員

中國教育學(xué)會物理教學(xué)專業(yè)委員會理事

試題風(fēng)格會適當(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)該會有所改變。預(yù)計今年的試題風(fēng)格會適當(dāng)“回歸”，會更多采用中學(xué)生熟悉的語言、圖像來表述試題及求解方法。

考試重點仍將穩(wěn)定

“力與運動”和“守恒”仍將是物理試題的主線，體現(xiàn)“重點內(nèi)容重點考”。對這兩部分內(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“多個物體、多個過程”的問題。

電學(xué)實驗仍要重視力學(xué)實驗注重拓展

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

名師出題1（出題人：鎮(zhèn)海中學(xué)特級教師黃國龍）

已知平拋物體在豎直方向做自由落體運動。某同學(xué)為了驗證“平拋物體在水平方向做勻速直線運動”的猜想，設(shè)計了如下實驗，實驗裝置示意圖如圖1所示。用兩個鐵架臺將木板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)寫紙，C為固定在水平桌面上的斜槽。

實驗時，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，測量出此位置相對拋出點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)行了六次測量，測得的數(shù)據(jù)如表1所示。

（1） 在實驗操作時，為了確保小球做平拋運動，必須控制斜槽，為了確保小球沿同一軌跡做平拋運動，實驗時應(yīng)控制小球在斜槽釋放。

（2） 為了驗證猜想，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上描出了相對應(yīng)的六個點，請你在圖中畫出相應(yīng)的x2 -y圖像。

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

（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） 小球做平拋運動的條件是拋出時的初速度方向是水平的，為此在調(diào)節(jié)斜槽時，必須控制斜槽末端槽口水平。為了使多次測量時小球在同一軌跡上運動，要求小球拋出時的初速度應(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)圖中給出的點的分布情況，舍棄第五組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點，畫出的圖像為一條直線（見圖2）。

（3） 若小球在水平方向做勻速直線運動，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)為一條通過原點的直線。雖然根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的圖像沒有嚴(yán)格通過坐標(biāo)原點，但偏離很小。因而在誤差允許的范圍內(nèi)，理論假定與實驗結(jié)果基本吻合，說明“平拋物體在水平方向做勻速直線運動”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。

點評： 這是一道探究性實驗題。在根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪圖時，首先要根據(jù)圖中數(shù)據(jù)點的分布趨勢，剔除由于測量錯誤而明顯偏離的點。連線時要求線上通過的點盡可能多，不在線上的點應(yīng)分布在線的兩側(cè)。在運用k=求解直線的斜率時，Δx2和Δy的取值應(yīng)盡可能大些，可以減小相對誤差。

名師出題2（出題人：效實中學(xué)特級教師鄔志林）

如圖3所示，“嫦娥一號”衛(wèi)星經(jīng)歷了114h的漫長旅行，于2007年11月5日到達(dá)了近月點。抵達(dá)近月點后，高速飛行的“嫦娥一號”需要進(jìn)行“剎車”（制動），才能成功進(jìn)入月球工作軌道?！版隙鹨惶枴钡摹皠x車”或加速均靠一臺推力為490N的主發(fā)動機(jī)點火向前或向后噴氣來實現(xiàn)?！版隙鹨惶枴痹诮曼c附近的制動分三次進(jìn)行：第一次，發(fā)動機(jī)點火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)動機(jī)點火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)動機(jī)點火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。請根據(jù)上述信息估算衛(wèi)星在整個制動過程中所消耗的燃料的質(zhì)量。（提示：發(fā)動機(jī)每次點火工作的過程中衛(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： 在制動過程中發(fā)動機(jī)點火向前噴氣產(chǎn)生的推力是沿軌道切線方向的，在每次制動過程中這個切向推力產(chǎn)生的加速度近似當(dāng)做不變。設(shè)第一次制動時衛(wèi)星的質(zhì)量為m1，加速度為a1，第三次制動時衛(wèi)星的質(zhì)量為m3，加速度為a3，衛(wèi)星在圓軌道上運行時的速度為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。則制動過程中消耗的燃料的質(zhì)量約為Δm=m3-m1=4×102kg。

點評： 解決本題的關(guān)鍵是把衛(wèi)星復(fù)雜的變速曲線運動作適當(dāng)?shù)暮喕?、近似處理。由于“剎車”時間遠(yuǎn)小于運行周期，可將“剎車”的整個過程看做就在近月點進(jìn)行。這時，衛(wèi)星受到的月球引力的方向與衛(wèi)星的速度方向垂直，不會改變速度的大小，因此改變衛(wèi)星速度大小的就是發(fā)動機(jī)的切向推力。

名師出題3（出題人：臺州中學(xué)特級教師林輝慶）

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

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

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

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

（3） 當(dāng)E＜時，x＜s，電子射出電場后做直線運動通過N點，如圖6所示。設(shè)電子在電場中的偏轉(zhuǎn)距離為y1，偏轉(zhuǎn)角為φ。由s=v0 t得t=，則y1==， tanφ==。因為L-y1=（s-x）tanφ，解得x＝-.當(dāng)E＜時，x<0，不符合題意。

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

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

注：本文中所涉及到的圖標(biāo)、公式、注解等請與PDF格式閱讀原文