例析2013年高考物理试题中的思想方法

北京市顺义区第一中学　孟庆春

2013年的高考已经落下了帷幕，各地的物理高考试题都贯彻了新课程的理念，多视角多层次地考查了考生物理思维的深刻性和灵活性，其中有些高考试题考查视角是物理学的思想方法，下面笔者对2013年高考中出现的以物理思想方法为载体的考题进行了分析。

 

1．叠加思想

 

叠加思想是指几种不同原因的综合所产生的效果，等于这些不同原因单独产生效果的累加。

 

a．电场的叠加：（2013全国新课标理综1第15题）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>O)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：根据题述b点处的场强为零，可得带电圆盘在b处产生的E₁与q在b处产生的E_ab等大反向，即

;根据对称性，带电圆盘在d处产生的E₂与E₁等大反向；所以

 

答案：B

 

b．磁场的叠加：（2013高考安徽理综第15题）图中a，b，c，d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示。一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是

 

 

A．向上        B．向下         C．向左         D．向右

 

解析：各电流产生的磁场在O点叠加，d、b电流在O点产生的磁场抵消，a、c电流在O点产生的磁场方向向左，由磁场的叠加原理可知O点的合磁场方向向左，最后由左手定则可判断洛伦兹力方向向下。

 

答案：B

 

c.波的叠加:（2013全国高考大纲版理综第21题）在学校运动场上50 m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器。两个扬声器连续发出波长为5 m的声波。一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进10 m。在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为（    ）

 

A．2                    B．4                  C．6                    D．8

 

解析：考虑两列波在传播过程中的干涉，这名同学向某一端点每缓慢行进2.5m，他距离两波源的路程差为5m，这个位置是振动加强点，听到扬声器声音强，缓慢行进10 m，他听到扬声器声音由强变弱的次数为4次。

 

答案：B

 

2．微元法

 

在使用微元法处理问题时，需将其分解为众多微小的“元过程”，而且每个“元过程”所遵循的规律是相同的，这样，我们只需分析这些“元过程”，然后再将“元过程”进行必要的数学方法或物理思想处理，从而使问题得到求解。

 

 (2013高考江苏物理第3题) 下列选项中的各

圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各

圆环间彼此绝缘。 坐标原点

处电场强度最大的是

 

 

解析：将圆环分割成微元，由对称性分析可得，D图中

处电场强度为零。C图中两个带+q的

圆环在坐标原点

处电场强度为零。所以坐标原点

处电场强度最大的是图B。

 

答案：B

 

3.控制变量法

 

物理学中对于多因素的问题，常常把多因素的问题变成多个单因素的问题。每次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。

 

（2013高考四川理综第8题）（1）在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和带电量有关。他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示。

 

 

实验时，先保持两电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大；再保持两球的距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大。

 

实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的____________而增大，随其所带电荷量___________而增大。

 

此同学在探究中应用的科学方法是_________________(选填：“累积法”、“等效替代法”、“控制变量法”、“或演绎法”)

 

答案：    减小   增大   控制变量法。

 

4.转化法

 

许多特征、过程或物理量的直接观测有困难，这时可以把所要观测的变量转化成容易间接观察和测量的物理量，这种方法称为转化法。常用的转化方式有（1）物理量间的转化：把不易测量的量转化为容易测量的量。

 

（2）能量之间的转化 ：从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中能量的总量保持不变。

 

（3）图线之间的转化 ：两个物理量间的关系有很多不是一次函数关系，若直接以这两个物理量为坐标，所画出的图像就不是直线，这样就无法利用图像方便地找出两个物理量间的关系，通过坐标转化将图像由曲线转变为直线。

 

（2013全国新课标理综II第22题）某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好桌面边缘，如图（a）所示。向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算。可求得弹簧被压缩后的弹性势能。回答下列问题：

 

 

（1）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能E_k相等。已知重力加速度大小为g。为求得E_k，至少需要测量下列物理量中的          （填正确答案标号）。

 

A．小球的质量

 

B．小球抛出点到落地点的水平距离s

 

C．桌面到地面的高度h

 

D．弹簧的压缩量△x

 

E．弹簧原长l₀

 

 

（2）用所选取的测量量和已知量表示E_k，得E_k=          。

 

（3）图（b）中的直线是实验测量得到的s-△x图线。从理论上可推出，如果h不变，m增加，s-△x图线的斜率会       （填“增大”、“减小”或“不变”）。如果m不变，h增加，s-△x图线的斜率会       （填“增大”、“减小”或“不变”）。由图（b）中给出的直线关系和E_k的表达式可知，Ep与△x的    次方成正比。

 

【解题思路建立】三次转化

 

A．弹簧的弹性势能转化为小球抛出时的动能，即

 

b．确定动能转化为测小球的质量和测小球抛出时的速度，即

 

c．测小球抛出时的速度，利用平抛运动规律转化为测高度和测水平距离

 

【解题过程】

 

（1）小球抛出时的动能

，要求v₀需利用平抛知识

，求得

，因此需要测小球质量m、桌面高度h和水平距离s

 

（2）小球抛出时的动能

 

（3）弹簧的弹性势能

   求得

 

可以把题中s-△x图线转化为

-△x图线，根据图线可知

与△x成正比，也就是E_P与△x²成正比

 

答案：（1）ABC（2）

  （3）减小  增大   2

 

高考命题中，物理方法和物理思想的渗透是必然的，这就需要教师在平常的教学中，除了要把知识讲解透彻，更要关注物理学的思想方法。