回归课本 用好教材

2013-11-24 03:00王永欣
物理教师 2013年2期
关键词:磁感应高考题线圈

王永欣

(石家庄二中,河北 石家庄 051430)

每届高三学生都要做大量的习题,教师和学生沉浸在题海中,以期高考有个好成绩,课本似乎成了多余的东西,早早束之高阁.许多高三学生错误地认为课本上的内容早已掌握,再回头看课本纯粹是“浪费时间”、“浪费生命”.另外,许多教师和学生认为,高考题不会直接考课本里的内容,高考的命题人都是“高人”,怎么会出课本里的内容呢?对比2011年和2012年高考新课标物理试卷与人教版新课程标准实验教材(以下简称教材),不难发现,试卷中众多试题是从教材中挖掘、改造、整合出来的,这对学生注意基本知识和基本技能的训练有很好的导向作用,对教师的教学和辅导工作也有很好的指导作用.

例1.(2011年新课标卷第16题)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离.假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法正确的是

(A)运动员到达最低点前重力势能始终减小.

(B)蹦极绳张紧后的下落过程中,弹性力做负功,弹性势能增加.

(C)蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒.

(D)蹦极过程中,重力势能的改变与重力势能零点的选取有关.

教材原型:必修2第7章机械能守恒定律第9节“问题与练习”1.把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上,并把球往下按至A的位置,如图1甲所示,迅速松手后,弹簧把球弹起,球升至最高位置C(图丙),途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态(图乙),已知B、A的高度差为 0.1m,C、B 的 高 度 差 为0.2m,弹簧的质量和空气的阻力均可忽略.

(1)分别说出由状态甲到状态乙、由状态乙到状态丙的能量转化情况.

(2)状态甲中弹簧的弹性势能是多少?状态乙中小球的动能是多少?

对比分析:本高考题考查机械能守恒定律及功能关系,重在理解重力势能、重力做功、弹性势能的基本概念及对应的功能关系.本题将教材中的练习题进行了改编,把弹簧模型改编为弹性绳模型,把物理过程作了逆向处理,涉及的考点完全一致.

图1

例2.(1)(2011年新课标卷第17题)如图2,一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2,副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W,原线圈电路中接有电压表和电流表.现闭合开关,灯泡正常发光.若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则

图2

(A)U=110V,I=0.2A.

(B)U=110V,I=0.05A.

(2)(2012年新课标卷第17题)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分,一升压式自耦调压变压器的电路如图3所示,其副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为1900匝,原线圈为1100匝,接在有效值为220V的交流电源上.当变压器输出电压调至最大时,负载R上的功率为2.0kW.设此时原线圈中电流有效值为I1,负载两端电压的有效值为U2,且变压器是理想的,则U2和I1分别约为

(A)380V和5.3A. (B)380V和9.1A.

(C)240V和5.3A. (D)240V和9.1A.

图3

教材原型:选修3-2第5章交变电流第4节“问题与练习”5.图4是街头变压器通过降压给用户供电的示意图.变压器的输入电压是市区电网的电压,负载变化时输人电压不会有大的波动.输出电压通过输电线输给用户,两条输电线的总电阻用R表示,变阻器R代表用户用电器的总电阻,当用电器增加时,相当于R的值减小(滑动片向下移).如果变压器上的能量损失可以忽略,当用户的用电器增加时,图中各表的读数如何变化?

对比分析:本题考查理想变压器公式、正弦交流电的有效值等.分析时要掌握好变压器工作的基本原理,而不仅仅是对变压器公式的记忆.这3道题同样用和“U1I1=U2I2”即可解答.

图4

例3.(2011年新课标卷第20题)一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c,已知质点的速率是递减的.关于b点电场强度E的方向,下列图5中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)

图5

教材原型:必修2第5章曲线运动第7节“问题与练习”5.一辆汽车在水平公路上转弯,沿曲线由M向N 行驶,速度逐渐减小.图6甲、乙、丙、丁分别画出了汽车转弯时所受合力F的4种方向,你认为正确的是哪个?

图6

对比分析:本高考题考查曲线运动的受力、带电质点在电场中的受力、合力方向与速度方向夹角对速度的影响.高考题对教材中练习题稍作改造,将汽车所受合力F改为电场力,分析时需将以上各知识点整合.

例4.(2012年新课标卷第18题)如图7,平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度,两极板与一直流电源相连.若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器,则在此过程中,该粒子

(A)所受重力与电场力平衡.

(B)电势能逐渐增加.

(C)动能逐渐增加.

(D)做匀变速直线运动.

教材原型:选修3-1第1章静电场第4节“电势能和电势”图8电势能的变化与静电力做功的关系.

图7

图8

对比分析:本高考题考查带电粒子的受力、力和运动的关系、功能关系等.高考题对教材中插图进行生活化,将原图的匀强电场用平行板电容器来产生甚是巧妙.

例5.(2012年新课标卷第23题)图9中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场.现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力,来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向.所用部分器材已在图中给出,其中D为位于纸面内的U形金属框,其底边水平,两侧边竖直且等长;E为直流电源;R为电阻箱;A为电流表;S为开关.此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线.

图9

(1)在图中画线连接成实验电路图.

(2)完成下列主要实验步骤:① 按图接线.② 保持开关S断开,在托盘内加入适量细沙,使D处于平衡状态;然后用天平称出细沙质量m1.③ 闭合开关S,调节R的值使电流大小适当,在托盘内重新加入适量细沙,使D__________;然后读出_______,并用天平称出_______.④ 用米尺测量_______.

(3)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小,可以得出B=__________.

(4)判定磁感应强度方向的方法是:若__________,磁感应强度方向垂直纸面向外;反之,磁感应强度方向垂直纸面向里.

教材原型:选修3-1第3章磁场第4节“问题与练习”3.图10所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度.它的右臂挂着矩形线圈,匝数n=9,线圈的水平边长为l,处于匀强磁场内,磁感应强度B的方向与线圈平面垂直.当线圈中通过电流I时,调节砝码使两臂达到平衡.然后使电流反向,大小不变.这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂再达到新的平衡.

(1)导出已知量和可测量n、m、l、I计算B的表达式.

(2)当l=10.0cm,I=0.10A,m=8.78g时,磁感应强度是多少?

对比分析:新课标考试大纲指出,高考物理试题注重理论联系实际,注重科学技术和社会、经济发展的联系,注意物理知识在生产、生活等方面的广泛应用.本高考题体现新课标理念,可谓推陈出新.

图10

例6.(2012年新课标卷第34(2)题)一玻璃立方体中心有一点状光源.今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜,以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体.已知该玻璃的折射率为,求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值.

图11

教材原型:选修3-4第13章光的全反射一节“问题与练习”4.图11所示中的S是一个水下的点光源.借助量角器和三角函数表,画出图中各条光线的折射光线和反射光线.

对比分析:通过教材这道题可以得到能够射出水面的光在一个圆面内,如果把这个圆面用不透明薄膜挡住,就没有光射出水面了.本高考题相当于把教材中所说的水盛满在一个容器壁厚可以忽略的正方体透明容器里,光源放正方体中心的情形,既符合新课标创新理念,又体现了物理的对称美.

通过上述诸例可以看出新课标物理高考题不少都有在教材的基础上对题目进行改造的痕迹,或变换组合,或变换设问,或变换情境等,题目改造得非常巧妙.“情在书外,理在书内”,课本才是母题库,课本是知识体系的浓缩,反映的是知识间的经典关系,是高考试题的参照系和源泉.所以在新课程教学以及高考备考中,要排除各种复习资料的干扰,应回归课本,用好教材,在课本教学上狠下工夫,不搞题海战术,不能舍本逐末,既减轻学生负担又培养多种能力.当然以课本为主不能仅仅只是停留在表面上“重复昨天的故事”,而应该对课本上的知识和方法加以“整合”“拔高”,加以成“串”,使知识在“拔高”和“串比”中“升华”,从而达到知识的融会贯通,并达到“由一通多”,“由多通一”的目的.

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