新课改下物理选择题突破策略

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  选择题分数权重高、考查面广、干扰性大、评分误差小,一直为高考命题者所青睐。但它也往往是制约许多考生物理成绩提高的一个重要题型,近年平均得分为25分左右。在新课改下,选择题在命题选材背景、考查侧重面以及要求上今年悄然发生了很大改变,也出现了一些新题型,新解法。
  一、选择题的命题特点与高频考点歌
  全国课标卷和多数自主命题省份的物理高考选择题的命题特点可用以下歌诀概括:“ 四力和四电,学史渗透间;万有高频点,思想方法联;静力与动力,曲线平抛圆;能量与估算,场路磁通变,带电粒子动,自感交流电;图像图形热,信息猜想探(信息题与猜想探究型试题)”。
  二、 新课改下的新题型
  新课改下的物理高考命题,注重知识与技能,更重视过程与方法。往往是“知识立足点,能力是方向,方法为主线,体现选拔性”。出现了一些新题型:“人文性试题”,考查物理学史;“思想方法猜想探究性试题”,考查科学素养与探究能力;“信息题”,考查在全新的物理情境下通过自主审题获取信息,并即学即用,构建模型,解决实际问题的能力,同时考查自主学习能力、问题解决能力。
  三、 解答选择题的思想方法
  目前解答高考选择题常用的思想方法除了定性判断法、定量求解等通性通法以外,还渗透多种方法。
  1.部分否定排除法——拨开云雾,渐见青天
  要诀:如果选项中的全部或部分内容与题给信息或物理概念、规律或事实相矛盾,即可先将此明显错误或不合理的选项逐一排除,最后只剩下正确选项;哪怕是选项中只有有部分内容错误,也可否定此选项的正确性。
  例1.(2013·大纲全国)(单选)纸面内两个半径均为R的圆相切于O点,两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小相等、方向相反,且不随时间变化。一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转,角速度为ω。t=0时,OA恰好位于两圆的公切线上,如图所示。若选取从O指向A的电动势为正,下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的是( )
  【解析】从导体杆转动切割磁感线产生感应电动势的角度考虑。当导体杆顺时针转动切割圆形区域中的磁感线时,由右手定则判断电动势由O指向A,为正,选项D错误;切割过程中产生的感应电动势E=BLv=12BL2ω,其中L,其中L不是线性变化的,故排除A、B;L也不是正弦或余弦变化的,排除D,故只有C正确。当然也可写出L=2Rsinωt,即E=2BωR2sin2ωt,选项A、B、D均非此规律。
  【方法总结】此法在解答选择题中使用频率最高。基本思路是通过一个知识点或过程分析排除部分选项,然后再通过另一物理规律或过程分析排除其它选项,最后“拨云雾见青天”。
  2.特殊值检验法——一叶知木,云消散
  要诀:有些物理量未有赋值的字母型计算选择题,它所描述的物理现象往往指一般情况,有时难以直接判断选项的正误,可让某些物理量取特殊值(如令它等0、1等某个合适的简单值),代入到各选项中逐个进行检验。凡是用特殊值检验证明是错的选项,即可排除。
  例2.(2013·安徽)(单选)如图所示,细线的一端系一质量为m的小球,另一端固定在倾角为θ的光滑斜面体顶端,细线与斜面平行。在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中,小球始终静止在斜面上,小球受到细线的拉力T和斜面的支持力FN分别为(重力加速度为g)( )
  A.T=m(gsin θ+acos θ) FN=m(gcos θ-asin θ)
  B.T=m(gcos θ+asin θ) FN=m(gsin θ-acos θ)
  C.T=m(acos θ-gsin θ) FN=m(gcos θ+asin θ)
  D.T=m(asin θ-gcos θ) FN=m(gsin θ+acos θ)
  【解析】取特例a=0,则T=mgsin θ,FN=mgcos θ。将a=0代入四个选项,只有A项可得到上述结果,故只有A正确。
  【方法总结】特例赋值法一般对通解表达式很奏效。属于非常规解法,解答时,注意适时采用。
  3.等效替代法——比猫画虎,难变易
  要诀:等效替代法是把复杂的物理对象或过程在保证某种效果相同的前提下,转化为简单、熟悉的物理对象或过程。如:等效长度、等效面积、等效场、等效电源、力的合成与分解、运动的合成与分解、总电阻与分电阻;交流电的有效值等等,曹冲称象是生活中典型的等效替代法。
  例3.(2013·安徽)(单选)如图所示,xOy平面是无穷大导体的表面,该导体充满z<0的空间,z>0的空间为真空。将电荷量为q的点电荷置于z轴上z=h处,则在xOy平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的。已知静电平衡时导体内部场强处处为零,则在z轴上z=h2处的场强大小为(k为静电力常量)( )
  A.k4qh2 B.k4q9h2 C.k32q9h2 D.k40q9h2
  【解析】点电荷q和感应电荷所形成的电场在z>0的区域可等效成关于O点对称的等量异号电荷形成的电场。所以z轴上z=h2处的场强E=kq(h/2)2+kq(32h)2=k40q9h2,选项D正确。
  【方法总结】本题所呈现的物理情景,看似陌生复杂,其实就是“镜像电荷问题”,如图,其电场线分布恰似在横轴下面有对称的负电荷一样,故可等效成右图所示的情形。按两个等量异种电荷来处理。
  4.对称分析法——物理对称难变简
  要诀:有一些物理过程或物理图形具有对称性,利用这一特点求解,可使问题简单化。一个物理过程,一旦对称,则一些物理量(如时间、速度、位移、加速度等)是对称的。   对称性是研究物理问题的一种方法,如:法拉第进行对称性思考,认为电可以生磁,磁也一定能生电,最终发现了电磁感应现象。库伦用同样的两个金属球相碰,电荷均分的思想也来自对称性。
  例4.(2013·全国课标1)如图,一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、 b、d三个点,a和b、b和c、 c和d间的距离均为R,在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零,则d点处场强的大小为(k为静电力常量)( )
  A. B. C. D.
  【解析】由b处的合场强为零可知圆盘在此处产生的场强与点电荷q在此处产生的场强大小相等。d与b关于圆盘对称,因此圆盘在d处产生的场强与在b处产生的场强大小相等。根据以上分析可知: 。正确选项B。
  5.极端假设法——动态分析,有限问题拓无限
  要诀:把某个物理量推向极端,从而作出科学的推理分析,给出判断或导出一般结论。该方法一般适用于题干中所涉及的物理量随条件单调变化的情况。极限思维法在进行某些物理过程分析时,具有独特作用,使问题化难为易,化繁为简,达到事半功倍的效果。
  例5.(2012·安徽)(单选)如图甲所示,半径为R的均匀带电圆形平板,单位面积带电荷量为σ,其轴线上任意一点P(坐标为x)的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出:E=2πkσ1-x(R2+x2)1/2,方向沿x轴。现考虑单位面积带电荷量为σ0的无限大均匀带电平板,从其中间挖去一半径为r的圆板,如图乙所示。则圆孔轴线上任意一点Q(坐标为x)的电场强度为( )
  A.2πkσ0x(r2+x2)1/2 B.2πkσ0r(r2+x2)1/2
  C.2πkσ0xr D.2πkσ0rx
  【解析】无限大均匀带电平板周围的电场可以等效为匀强电场,挖去的圆板如果r趋于0,则选项表达式表示的场强应为恒定值,比较得A项正确。答案为A。
  【方法总结】以上解法令r趋于无穷大,让看似棘手的问题即可迎刃而解。
  6.量纲分析法——单位合理乃必须
  要诀:物理表达式不但表达了物理量的数量关系,也规定了物理量的单位关系,凡是单位不合理的表达式,必然是错误的。据此可以判断一些选项的正误可能性。尤其对于一些未曾学过的物理问题,尤为有效。
  例6.图示为一个半径为R的均匀带电圆环,其单位长度带电量为η。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点的距离为x,以无限远处为零势,P点电势的大小为Φ。下面给出Φ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电势Φ,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,Φ的合理表达式应为 ( )
  A. B. C. D.
  【解析】从公式Φ=Ed=k d= k d知,含η式中无长度单位,D错。公式中应与单位长度带电量为η有关,B错,x 可以大于R,C错,只剩下A。
  7.整体法与隔离法——两法交叉应用之
  要诀:可分为对象整体法与过程整体法。对于多个研究对象组成的系统或多个子过程组成的一个物理过程,可以根据需要将其看做一个整体或隔离开来看做一个部分来研究。静力学问题中,一般求外力用整体法,求内力用隔离法;动力学中求内力,先用整体法求加速度,再用隔离法求内力。动能定理中的单物体多过程常采用过程整体法。
  例7.如图所示,一弧形的石拱桥由四块完全相同的石块垒成,每块石块的左、右两个截面间所夹的圆心角为30°,第1、4块石块固定在地面上,直线OA沿竖直方向。则第2、3块石块间的作用力F23和第1、2块石块间的作用力F12之比为(不计石块间的摩擦力) ( )
  A. B. C. D.
  【解析】将四块看成整体,求出左桥墩对第1石块的支持力,再将第1、2块看作一体。求得选项A正确。
  8.守恒猜测综合判断法——违背公理便无理
  要诀:依据物理规律,如能量守恒、动量守恒等结合题给条件判断过程发生的可能性。必要时可以采用多种方法进行选择。
  例8.如图所示在足够长的光滑水平面上有一静止的质量为M的斜面,斜面表面光滑、高度为h、倾角为θ。一质量为m(m  A.h B. C. D.
  【解析】题给条件“地面、斜面光滑”:水平方向动量守
  恒,因M动,不可机械能守恒,小物块冲上斜面后能达到的
  最大高度不可能为h,A错,当M>>m时,为h(极端假设
  法),D对。
  9.选项分组法——分组讨论不相容
  要诀:两个选项分别考查同一问题,分析其中一个选项,即可推之另一选项的正误,因此,我们在分析此类问题时,可以把选项分为两组,这种方法叫“选项分组法”。
  例9.(2013·大纲全国)(多选)如图所示,一固定斜面倾角为30°,一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度,沿斜面向上做匀减速运动,加速度的大小等于重力加速度的大小g.若物块上升的最大高度为H,则此过程中,物块的( )
  A.动能损失了2mgH B.动能损失了mgH
  C.机械能损失了mgH D.机械能损失了12mgH
  【解析】A、B和C、D各为一组。物块以大小为g的加速度沿斜面向上做匀减速运动,运动过程中F合=mg,由受力分析知摩擦力f=12mg,当上升高度为H时,位移s=2H,由动能定理得ΔEk=-2mgH,则A正确,B错误;由功能关系知ΔE=Wf=-12mgs=-mgH,则选项C正确,D错误。   【方法感悟】采取选项分组法,即可避免逐项判断,缩短解题时间,又可以防止多选或漏选,可提高答题的速度和准确度。
  10.逆向思维法——由果索因往回想
  要诀:逆着事件发生的时间顺序或者由果到因进行思考,寻求解决问题的方法。逆向思维法的运用主要体现在可逆性物理过程中(如运动的可逆性,如平抛过程的逆过程就是斜上抛运动等等),或者运用反证归谬、执果索因进行逆向思维。逆向思维有时可以使解答过程变得非常简捷,特别适用于选择题的解答。
  例10.(多选)长为l、相距为d的平行金属板M、N带等量异种电荷,A、B两带电粒子分别以不同速度v1、v2从金属板左侧同时射入板间,粒子A从上板边缘射入,速度v1平行于金属板,粒子B从下板边缘射入,速度v2与下板成一定夹角θ(θ≠0),如图所示。粒子A刚好从金属板右侧下板边缘射出,粒子B刚好从上板边缘射出且速度方向平行于金属板,两粒子在板间某点相遇但不相碰。不计粒子重力和空气阻力,则下列判断正确的是( )
  A.两粒子带电荷量一定相同 B.两粒子一定有相同的比荷
  C.粒子B射出金属板的速度等于v1 D.相遇点在两板正中位置
  【解析】子A在板间做类平抛运动,粒子B刚好从上板边缘射出且速度方向平行金属板,可看成反向的类平抛运动,与粒子A能在板间相遇,说明两粒子具有相同的水平速度,因此粒子B射出金属板的速度等于v1,C对;粒子A刚好从金属板右侧下板边缘射出,所以两粒子运动轨迹如图所示,故垂直于金属板的方向上两粒子有相同的加速度,由a=qEm可知,它们有相同的比荷但带电荷量可能不同,A错B对;由对称关系可知,相遇点距离板左、右两侧的距离相等,即从射入到相遇所用时间等于粒子穿过金属板的时间的一半,即t0=t2=l2v1,垂直于板的方向粒子A做初速度为零的匀加速直线运动,故相遇点到上、下板的距离之比等于1∶3,两粒子相遇时粒子B的位移大于A的位移,D错。
  11.模型等效类比法——依靠熟知推未知
  要诀:将研究对象与熟知的模型进行等效类比
  例11.某个由导电介质制成的电阻截面如图所示。导电介质的电阻率为ρ、制成内、外半径分别为a和b的半球壳层形状(图中阴影部分),半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心为一个引出电极,在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极。设该电阻的阻值为R。下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的,你可能不会求解R,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,R的合理表达式应为 ( )
  A. R= B.R= C.R= D.R=
  【解析】 与电阻定律R=ρ 进行类比,A、C、D全错;或当b=a时,R=0,B对。此外,CD的单位也不合理。综合判断还是B对。
  12.合理性判断法——多方判断和理性,一项不合可否定
  要诀:依据一些物理过程的方向合理性、大小合理性、正负合理性、项数组合合理性进行判断排除。
  例12.(2010·北京)如图所示为一个内、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 ( )
  A.E=2kR1x2+R21 ‐R2x2+R22 x B.E=2k1x2+R21 ‐1x2+R22 x
  C.E=2kR1x2+R21 + R2x2+R22 D.E=2k1x2+R21 + 1x2+R22 x
  【解析】研究对象可看作一个大盘挖去一个小盘,电场应该是大盘的电场强度减去小盘的电场强度,连接括号中两项的应该是“-”号,项数组合不合理,故CD错误,此法叫做项数组合合理性判断法;当R1=0时,此时带电圆环演变为带电圆面,中心轴线上一点的电场强度应该水平向右,与x轴的正方向相同,因此必然有E>0,可是将R1=0代入表达式,对于选项A有,E<0, 方向不合理!而故A项错误;(方向合理性判断法);当x=0时,此时要求的场强为O点的场强,由对称性可知EO=0,对于C项和D项而言, x=0时E均为一不等于0的定值(特殊值检验、对称思想),故C、D项错误;当x→∞时, 应该有E→0,而D项中E→4πκσ,故D项错误(极端假设,极限思想) ;所以正确选项只能为B。另外,在0  四、选择题高分突破策略
  1.重视基本概念、基本规律的理解与应用,熟悉二级结论
  重视基础,基础决定高度。知识重在理解,摒弃死记硬背。尤其是考查人文素养的物理学史问题。不单要熟知时间、人物、事件,还要明白历史背景、用到的思想方法及其它科学家的集体贡献各是什么。
  2.重视通性通法,关注特殊技巧,灵活采用组合拳
  选择题计算可以采用多种方法。一些传统方法,例如定性判断法,定量计算法也是不可忽视的。一道试题,解法多元,体现新的课改理念,有利于培养发散思维,创新能力。要根据情况善于灵活采用“组合拳”。对于信息题和思想方法猜想探究性试题主要采用此类方法。以往人们要求“重视通性通法,淡化技巧”,新课改下的高考要通法技巧兼顾,淡化那些只能解决个别问题的技巧。
  3.进行选择题专项训练
  一套卷子,只做选择,定时定量,统计评价,然后纠错反思。解决专项问题,如速度准确度问题,思想方法问题等。
  选择应该有依据,不遇紧急不臆猜;先易后难讲顺序,难题暂时绕过去;力争做到稳准快,留待最后破难题,挖掘隐含找条件,审视相关知识点,排除干扰模型建,方法善用组合拳!
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