高考难点的微专题突破(一).ppt
高考难点的微专题突破系列(一),广东仲元中学 蔡 钳,,1、电学实验中的定值电阻,2、带电粒子在磁场中运动的边界和动态问题,3、列举几个数学方法的应用,,,1、电学实验中的定值电阻,定值电阻在电学实验试题中出现,通常都会增加实验的 难度,在这里,我将通过对定值电阻在实验中的作用分 析,从另一个侧面探讨高考电学实验的设计思路。,文章发表在《物理教师》2017年5月(期),题目.(安徽卷2009,21)Ⅱ.用右图所示的电路,测定一节干 电池的电动势和内阻.电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变 阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用.除电池、 开关和导线外,可供使用的实验器材还有:,,,3,0.6,1,0-10,电压表分流,从实验室取来一节新电池和必须的实验器材,按照图1的结构连接, 得到下列数据:(实验时间:2016年12月5日晚上7点左右),,,,,1 定值电阻在电路中起“保护电路”的作用,假设达到电流表A2的最大电流,则电路的电阻必须满足,,,题目.(福建卷2012,15)某研究性学习小组欲测定一块电池的 电动势E. (这里只讨论与主题相关的第②问),图4,1.保护电路 2.这个定值电阻相当于扩大了电源的内阻.,,2 定值电阻“隐藏”在电路中准备扩大电表的量程,定值电阻在电路中的另一个常见的作用就是用来扩大电表的量 程. 定值电阻与电流表串联,可以把电流表改装成一个电压表 使用;电流表与定值电阻并联,可以改装成一个大量程的电流表.,题目.(模拟试题)为了测一节干电池的电动势和内阻,现准备了下列器材: ①待测干电池(电动势约1.5V,内阻约1.0Ω) ②电流表G(满偏电流3.0mA内阻10Ω) ③安培表A(量程0~0.6A,内阻约为0.5Ω) ④滑动电阻器R1(0~20Ω,10A) ⑤滑动电阻器R2(0~100Ω,1A) ⑥定值电阻R3=990Ω ⑦开关和导线若干 (3)如图5所示为某同学根据正确的电路图做出的I1-I2图线(I1为电流表的示数, I2为安培表的示数),由该图线可得被测干电池的电动势E=____V,内阻r=___Ω.,该题没有给出电压表,但不难发现该题多给了一个电流表G,但这 个电流表的量程太小,显然不能单独使用.因此,可以断定应该要 用这个电流表改装成一个电压表. 那么如何改装呢?,,,,(10Ω+990Ω)×3mA=3V,在使用定值电阻扩大量程的试题中,2012年四川高考物理试题应 该是最突出的,内容如下(同样这里只摘取与讨论内容相关的第 (3)问):,题目. (四川卷2012,18)某兴趣小组的同学探究小灯泡L的伏安特 性曲线,可供选择的器材如下: 小灯泡L,规格“4.0V,0.7A”; 电流表A1,量程3A,内阻约为0.1Ω; 电流表A2,量程0.6A,内阻r2=0.2Ω; 电压表V,量程3V,内阻rV=9kΩ; 标准电阻R1,阻值1Ω;标准电阻R2,阻值3kΩ; 滑动变阻器R,阻值范围0~10Ω; 学生电源E,电动势6V,内阻不计; 开关S及导线若干. 3学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线,需要重新设计电路.请你在乙同学的基础上利用所供器材,在图6所示的虚线框内补画出实验电路图,并在图上标明所选器材代号.,,,,,,规律:电路中如果电表的量程不够,又给出定值电阻的 话,那么实验的意图应该是把电表利用定值电阻进行改 装.至于如何改装?选择多大的电阻?题目中给出电阻的 数值往往会给出暗示:,假如用电流表串联电阻改装成电压表的,往往电流表和 定值电阻的和是一个比较容易计算的整数值;,假如把电流表并联电阻改装成大量程电流表的问题,电 流表的内阻往往是定值电阻阻值的整数倍.,,3 定值电阻利用它“串联分压”的本领“充当电流表”,例如2004年广东高考物理试题的第12题,如图7所示,K2接到 a端,闭合K1,记下电压表的读数U2;然后K1仍闭合,K2接到 b端,记下电压表的读数U3.通过计算便可以得到RX的内阻为,,,题目.(08全国卷1)一直流电压表,量程为1V,内阻为1000Ω. 现将一阻值在5000~7000Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联,以扩大电压表的量程. 为求得扩大后量程的准确值,再给定一直流电源(电动势E为6~7V,内阻可忽略不计),一阻值R2=2000Ω的固定电阻,两个单刀开关S1、S2及若干导线. (1)为达到上述目的,将答题卡上对应的图8连成一个完整的实验电路图. (2)连线完成以后,当S1与S2均闭合时,电压表的示数为0.90 V;当S1闭合,S2断开时,电压表的示数为0.70 V,由此可以计算出改装后电压表的量程为 _______V,电源电动势为 V.,同样的,在2008年全国高考物理试卷I实验题第22题中,定值电阻 的这个功能也是比较明显的,题目内容如下:,,,,当S1闭合,S2断开时,,由R2=2000Ω,解得: R1=6000Ω ,E=6.3V;,根据串联分压原理,可得电压表量程为7V.,,电动势为E,由闭合电路欧姆定律,当两开关都闭合时,R2被短路, 则有,思考:定值电阻在电路中还有哪些作用?,,1 定值电阻在电路中起“保护电路”的作用,2 定值电阻“隐藏”在电路中准备扩大电表的量程,3 定值电阻利用它“串联分压”的本领“充当电流表”,总 结,2、带电粒子在磁场中运动的边界和动态问题,,微专题(二),,2、带电粒子在磁场中运动的边界和动态问题,文章发表在《物理教师》2017年10月(期),主要通过 “画两个圆”突破磁场的边界问题;,,张江峰老师的论文《浅谈磁场中圆心的确定》一文中,详尽地总结出确定圆心的十种方法,比较常用的这三种方法:(1)过入射点和出射点作两速度的垂线,垂线的交点即为圆心;(2)过入射点的速度垂线和弦(入射点与出射点连线)垂直平分线的交点;(3)过入射点的速度垂线与角(入射速度与出射速度夹角)平分线的交点。,所谓图式,是人脑中已有知识经验的网络。 图式是各种记忆 成分(命题、表象和态度)的组织,表征的是属于某一一般 概念的一大块有意义的信息(Anderson,1985)。加涅在 《教学设计原理》一书中提到“从新呈现的教学中进行学习 时,学习者是带着他们记忆中已有的各种图式来面对学习 任务的。”,,今天主要从“图式”的角度和大家探讨这个问题,例1.如图2所示,一匀强磁场有一水平边界,磁感应强度为B,一 电荷质量为m,带电量绝对值为q,不计重力,以一速度v0垂直 射入磁场,方向与水平成θ=600角,入射点离边界距离为d。 若要使其不能从边界飞出,则电荷的速度应为多大?,图2,图3,1 单方向的线段边界问题,,,往左右方向“画半径逐渐增大的圆”,直到和边界相切,图5,图6,,小结:画一个半径逐渐增大的圆,直到和边界相切.,2 多方向的直线边界问题,如图7所示,一带正电的粒子从点S沿不同方向射出粒子,粒子 速度大小相同,且粒子在磁场中运动的半径与点S到挡板的距 离L相等。求粒子能够到达挡板ab的区域长度。,图7。,图8,,图10,,小结:画一个旋转的圆,直到和边界相切.,图14,,,(聚焦和发散:其实是一个旋转的圆),,,,,,,,,,,圆形边界的两个常见问题,图15,一个半径逐渐扩大的圆,,,总 结,解决带电粒子在磁场中做圆周运动的边界问题,从基本的图式出 发,主要应用两种方法:(1)相同方向出射的粒子,速度由小 到大,画轨迹圆,直到轨迹圆与边界相切;(2)速度大小相等, 向不同方向出射的粒子,画旋转圆,直到找到旋转圆与边界 “相交”或“相切”的临界圆。,,当学生对这两种方法应用非常熟练之后,遇到类似 的情景,便自然地从脑中调出相应的图式: “逐步扩大的圆”或者“旋转的圆”来解决问题,并能够省略画其他圆的步骤,一步到位的画出需要的与边界相切的圆。,3、数学方法应用的探讨,,微专题(三),,一、微元求和思想,1.光滑斜面固定在地面上,一个皮球以大小为v0的初速度沿斜 面向上运动,当它返回斜面底端时的速度为vt,斜面倾角为30° ,在整个过程中,皮球受到的空气阻力与速度成正比,求整个 过程皮球运动的时间。,,,一、微元求和思想,,,,上升过程,下降过程,两式联立,,1、空气阻力 f=kv,2、粘滞阻力:,,3、电磁感应中的安培力:,,v,导体棒静止时 ,求通过电阻的 电荷量为q。,,×,×,×,×,×,×,×,×,×,×,×,×,×,×,×,×,×,×,×,×,×,×,×,×,,v,,或,,微元累积的思想,1、v-t图、a-t图、F-t图、F-s图、i-t图等的面积的意义,2、2017年的选考题,单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比,,,,二、三角函数的最值问题,2.一个绳子连着一个小球A,如图把小球A拉至水平位置静止释放,绳子长度为L,小球质量为m,则小球摆到最低点的过程中,重力功率的变化情况。,,A、重力的功率一直变大,B、重力的功率一直变小,C、重力的功率先变大,后变小,D、重力的功率先变小,后变大,二、三角函数的最值问题,2.一个绳子连着一个小球A,如图把小球A拉至水平位置静止释放,绳子长度为L,小球质量为m,求小球摆到最低点的过程中,重力功率的最大值。,,当绳子摆过θ角时,小球速度v,得,此时,重力的功率:,,求该表达式的最大值,令,则,当 时,可取到最大值,三、均值不等式或配方法求最值,3.静电除尘器,容器侧面是绝缘的透明有机玻璃,它的上下底面 是面积S=0.04 m2的金属板,间距L=0.05 m,连接到U=2500 V 的高压时,能产生一个匀强电场,如图所示.现把一定量均匀分 布的烟尘颗粒密闭在容器内,每1 m3 有烟尘颗粒1×1013个,假 设这些颗粒都处于静止状态,每个颗粒的带电荷量 q=+1.0×10-17 C,质量m=2.0×10-15 kg,不考虑烟尘颗 粒之间的相互作用和空气阻力,并忽略烟尘颗粒所受的重力.问 合上开关后: (3)经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大?,,,,,,,,,,x,假设微尘整体下移X,则每个微尘的动能:,,利用均值不等式或配方都可以求到最大值,四、正弦定理和余弦定理,4.在半径为R的半圆形区域中有一匀强磁场, 磁场的方向垂直于 纸面,磁感应强度为B.一质量为 m 带有电量为q 的粒子以一 定的速度,沿垂直于半圆 直径AD 方向经P 点(AP=d)射入磁 场(不计粒子重 力影响). (1)如果粒子恰好从A 点射出磁场,求入射粒子的 速度 v1. (2)如果粒子经纸面内Q 点从磁场中射出,出射方 向与半圆 在Q 点切线方向的夹角为φ(如图所示).求 入射粒子的速v2.,,,,如图,连接O’Q,设O’Q=R’,五、正弦定理与三角函数,5.如图,半径分别为R和2R的同心圆处于同一竖直面内,O为圆心, AB为大圆的水平直径. 两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向外的 匀强磁场,小圆内部存在垂直圆面向里的匀强磁场. 间距为d的两 平行金属极板间有一匀强电场,上极板开有一小孔. 一质量为m, 电量为+q的粒子由小孔下方距离小孔处静止释放,加速后粒子以 竖直向上的速度v射出电场,由A点紧靠大圆内侧射入磁场. 环形区 域内磁场感应强度恒为,不计粒子的重力. (1)求两极板间的电压U. (2)若内圆区域内磁感应强度也为,则经过多长时间粒子第一次 回到A点. (3)若内圆区域内磁感应强度为,求从A点进入磁场到第一次回 到内圆左侧的C点粒子所走过的路程.,,,谢谢大家!,,