專題物理問題中信息處理的技巧

本文為自本人珍藏 版權(quán)所有僅供參考物理問題中信息處理的技巧命題趨勢理科綜合能力測試的考試說明中，明確把“獲取知識的能力”作為五大能力要求之一，提出了獲取并處理信息的能力要求。高考中，有的信息題提供的是全新的知識，要求在理解這些知識的基礎(chǔ)上用科學(xué)研究的一般方法來解決問題；有的信息題只是給出新的實際問題的情景，而用到的知識和方法都是已有的；還有的信息題并不要求完整的處理整個問題，只對局部環(huán)節(jié)進(jìn)行考查。如只考查提出問題的能力、觀察比較的能力、分析得出結(jié)論的能力。預(yù)計以后的幾年中，信息題仍會是熱點和亮點。局部環(huán)節(jié)的考查一般會以選擇題和填空題的形式出現(xiàn)，而前兩類則會以計算、論證題的形式出現(xiàn)，甚至作為整卷的壓軸題。知識概要近幾年來，獲取并處理信息的能力已經(jīng)成了高考考查的熱點， 這是一種綜合素質(zhì)和能力的考核。目前在高考中要求考生處理的信息主要為文字信息和圖表信息。文字信息又分為知識信息和情境信息兩種；圖表信息也分為圖片（照片）信息和函數(shù)圖表信息。文字信息往往被一大堆文字所掩蓋，各種有用信息間的關(guān)系也不是一眼能看穿的；圖表信息則更為隱蔽。因此，獲取并處理信息的能力，更要引起重視、提高。獲取并處理信息，可參考以下幾點：1、 對信息，特別是文字信息要重在理解。理解是最基礎(chǔ)的一環(huán)，理解了其中的新術(shù)語、新概念，實際上也就是接受了信息，有了進(jìn)一步處理的基礎(chǔ)。2、 要善于抓住問題的關(guān)鍵，找到思維的鏈接點，并由此展開思維，確定思路，就能提起一條關(guān)系鏈，而游離于這條關(guān)系鏈之外的一些信息則是無用的干擾信息。3、要在比較中認(rèn)識事物，通過比較找出異中之同，或同中之異。 “比較”常常是發(fā)現(xiàn)隱蔽信息的有效方法。4、要有堅實的物理知識和技能作基礎(chǔ)。高考中接觸的信息，除了要求考生理解外,，“并能與已學(xué)過的知識結(jié)合起還要求將他“與已學(xué)過的知識結(jié)合、重組、轉(zhuǎn)移、遷移”來解決問題”。如圖1所示的一道題，要求判斷那一對線是220V線圈的兩個頭，那一對是6V的。面對同一幅圖,基礎(chǔ)不扎實的同學(xué)的注意點隨意性很大，有的關(guān)注線包兩側(cè)略微的不對稱性，有的關(guān)注引線離鐵心的距離，甚至在標(biāo)注字母的順序上猜測?；A(chǔ)扎實的同學(xué)在觀察前就會想到6V線圈電流大，導(dǎo)線應(yīng)該粗些；這時他去看照片，關(guān)注的自然就是導(dǎo)線的粗細(xì)。，“并能與已學(xué)過的知識結(jié)合起點撥解疑

【例題1】柯受良駕駛汽車飛越黃河，汽車從最高點開始到著地為止這一過程的運(yùn)動可以看作平拋運(yùn)動。記者從側(cè)面用照相機(jī)通過多次曝光，拍攝到汽車在經(jīng)過最高點以后的三副運(yùn)動照片如圖2所示，相鄰兩次曝光時間間隔相等，均為 △t，已知汽車的長度為I，則A.從左邊一幅照片可推算出汽車的水平分速度的大小B?從左邊一幅照片可推算出汽車曾經(jīng)到達(dá)的最大高度C.從中間一幅照片可推算出汽車的水平分速度的大小和汽車曾經(jīng)到達(dá)的最大高度D?從右邊一幅照片可推算出汽車的水平分速度的大小【點撥解疑】首先應(yīng)動態(tài)的看照片，每幅照片中三個汽車的像是同一輛汽車在不同時刻的像，根據(jù)題目的描述，應(yīng)是由高到低依次出現(xiàn)的，而且相鄰兩像對應(yīng)的時間間隔是相等的，均為已知的△t。題目中“汽車的長度為I”這一已知條件至關(guān)重要，我們量出汽車在照片中的長度,就能得到照片與實際場景的比例，這樣照片中各點間的真實距離都能算出。物理知識告訴我們，汽車在通過最高點后的運(yùn)動，可抽象為質(zhì)點的平拋運(yùn)動，因此水平方向為勻速運(yùn)動，豎直方向為自由落體運(yùn)動。關(guān)于水平速度，由于汽車在空中相鄰的兩個像對應(yīng)的真實距離能算出，這段運(yùn)動對應(yīng)的時間△t已知，因此由左、中兩幅照片中的任意一幅都能算出水平速度。至于右邊的一幅，因為汽車在空中的像只有一個， 而緊接著的在地上的像不一定是剛著地時的像 （汽車剛著地時，可能是在兩次拍攝之間） ，因此在這個△t內(nèi)，可能有一段時間做的已經(jīng)不是平拋運(yùn)動了，水平方向不是勻速的。所以用該照片無法計算出水平速度。關(guān)于最大高度，應(yīng)分析豎直方向，同時對不同照片進(jìn)行比較。左邊一幅，沒拍到地面，肯定不能計算最大高度。右邊一幅，空中只有一個像，無法分析其自由落體運(yùn)動。中間一幅，相鄰像的兩個真實距離均能知道，借用處理紙帶的方法，能算出中間那個像對應(yīng)的速度，進(jìn)而由自由落體運(yùn)動的公式算出最高點這個位置的高度，再加上這個位置的離地高度即可得到汽車離地的最大高度。因此該題選 A、Co這是一道很典型的頻閃照片的題，給我們很多分析頻閃照片的啟示：要能看出動態(tài)、要關(guān)注照片比例、要先確定運(yùn)動的性質(zhì)，以便在其指引下分析，多幅照片要進(jìn)行細(xì)致的比較?！纠}2】發(fā)光晶體二極管是電器上做指示燈用的一種電子元件。它的電路符號如圖3所示，正常使用時，帶“ +”號的一端接高電勢，帶“-”的一端接低電勢。某同學(xué)用實驗的方法測得它兩端的電壓U和通過它的電流I的關(guān)系數(shù)據(jù)如表中所示。

U/V00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.0I/mA00.40.91.52.33.24.35.46.89.3121519243037(1)在圖4中的虛線框內(nèi)畫出該同學(xué)的實驗電路圖。 (實驗用電壓表內(nèi)組Rv約為10kQ,電流表內(nèi)阻RmA約為100Q)(2)在圖5中的小方格紙上用描點法畫出 U-I圖線。(3)若發(fā)光二極管的最佳工作電壓為 2.0V，而電源是由內(nèi)阻不計、電動勢為 1.5V的兩節(jié)干電池串聯(lián)而成。根據(jù)畫出的伏安特性曲線上的信息分析，應(yīng)該串聯(lián)一個阻值多大的電阻后與電源接成閉合電路，才能使二極管工作在最佳狀態(tài)？【點撥解疑】 (1)我們知道同時測定二極管上的電流和電壓時，有電流表的內(nèi)接法和外接法兩種接法。而用滑動變阻器改變電壓又有分壓式和限流式兩種接法。畫電路前，首先必須對這兩個問題作出選擇。內(nèi)、外接法要根據(jù)二極管的電阻大小確定，但題目沒有直接提供電阻的大致數(shù)值。分壓還是限流要根據(jù)電壓調(diào)節(jié)的需要確定。這兩個問題為表格信息的分析提供了方向。由歐姆定律分析表格中的每一組數(shù)據(jù)，可以看出發(fā)光二極管的電阻是變化的， 變化的范圍大約在100Q?500Q之間。與；RmARV=1000」比較，屬于小電阻，應(yīng)采用電流表外接法；又從表格中得到信息，實驗時，電壓必須從 0開始增大，因此滑動變阻器必須接成分壓器的形式。所以實驗電路如圖 6所示。將表格提供的數(shù)據(jù)在方格紙上描點，可畫出 U-I圖線如圖7中的曲線所示。根據(jù)串聯(lián)電路的特點，由Ud=E-IR還可以畫出一條發(fā)光二極管的伏安特性曲線，該圖線是一條直線。其物理意義是：它的斜率的絕對值就是需串電阻的數(shù)值。找出兩點即能畫出該線。因為兩條曲線都是二極管必須遵守的，所以實際的工作點必定是它們的交點，按題意應(yīng)是Ud=2V的點，這可以從已畫出的特性曲線上找到，即圖 7中的P點。另一點是當(dāng)1=0時，Ud=E=3V的點。由這兩點連成的直線即圖7中的MN。由其斜率得應(yīng)串的電阻為R=83.3Q。點評：有了初步的思考，才可以有目的的分析表格提供的信息。圖象表示必須遵守的規(guī)律，元件的狀態(tài)必須在圖象上。如果同一元件在同一坐標(biāo)系中可畫兩個圖象，就表示它的狀態(tài)必須同時在這兩條曲線上，交點就是它的實際狀態(tài)。【例題3】(2001年高考上海卷)(1)1791年，米被定義為：在經(jīng)過巴黎的子午線上，取從赤道到北極長度的一千萬分之一。請由此估算地球的半徑 R。(答案保留兩位有效數(shù)字)(2)太陽與地球的距離為1.5X1011m，太陽以平行光束入射到地面。地球表面有2/3的面積被水面覆蓋，太陽在一年中輻射到地球表面水面部分的總能量 W約為1.87X1024jo設(shè)水面對太陽輻射的平均反射率為7%,而且將吸收到的35%的能量重新輻射出去。太陽輻射可將水面的水蒸發(fā)(設(shè)在常溫、常壓下蒸發(fā) 1kg水需要2.2X106j的能量)，而后凝結(jié)成雨滴降落到地面。(a)估算整個地球表面的年平均降雨量(以毫米表示，球面積為 4nR2)o(b)太陽輻射到地球的能量中只有約 50%到達(dá)地面，W只是其中一部分。太陽輻射到地球的能量沒能全部到達(dá)地面，這是為什么？請舉出兩個理由。【點撥解疑】 (1)題的描述給了我們關(guān)于“米”的定義的新知識。該題考查我們能否理解這一定義，并根據(jù)對它的理解解答問題。根據(jù)地理知識，經(jīng)過巴黎的子午線就是通過該處的經(jīng)線，其長度等于 2nR,R是地球的半徑。經(jīng)線上從赤道到北極的長度是經(jīng)線的四分之一，按“米”的定義，它應(yīng)該是米的 1.00X107倍。因此有用心愛心專心2nRX1/4=1.00X107m解得 R=6.37X106m⑵（a）該題給出了許多信息，要抓住關(guān)鍵問題，找出各種因素的關(guān)系從而提取有用的信息，丟棄干擾信息。這里， “降雨量的多少有什么決定？”應(yīng)是思維的起點。顯然蒸發(fā)的水量等于降雨量，蒸發(fā)的水量又取決于水吸收的用于蒸發(fā)的能量，該能量從根本上說來源于太陽能，但中途經(jīng)過了七折八扣，這可以從能量 W開始考慮。W是已經(jīng)到達(dá)水面的能量，但反射要打一折扣；吸收后，一部分仍以能量形式輻射出去，又一次打折扣；這以后留下來的才是用于蒸發(fā)水的。因此這兩個折扣以及 W和水的汽化熱都是有用的信息。其他如“太陽與地球的距離為 1.5X1011m”、“地球表面2/3的面積被水面所覆蓋”等都是無用的信息?，F(xiàn)可列出下式WX0.93X0.65=2.2X106m解得蒸發(fā)的水量 m=5.14X1017kg該水量要平均降到地球的表面，要計算地球的表面積，需要知道地球的半徑 R,這可利用第（1）小題的結(jié)果。設(shè)降雨量為 h（實際上是降到地面的水層的厚度），有2,m=p4nRh得h=1.01X103mm整個地球表面年平均降雨量約為 1.0X103mm（b）大氣層的吸收，大氣層的散射或反射，云層遮擋等。點評：面對大量信息，抓住關(guān)系鏈?zhǔn)呛Y選信息的有效辦法。針對訓(xùn)練（1999年上海卷）為了測定某輛轎車在平直公路上起動時的加速度（轎車起動時TOC\o"1-5"\h\z的運(yùn)動可近似看作勻加速運(yùn)動），某人拍攝了一張在同一底片上多次曝光的照片，如圖 8所示。如果拍攝時每隔2s曝光一次，轎車車身總長為 4.5m,那么這輛轎車的加速度約為 （ ）1m/s22m/s223m/s 圖814m/s2用彎曲的導(dǎo)線環(huán)把一個銅片和一塊鋅片連接起來，并安裝在一塊絕緣浮標(biāo)上，然后讓其懸浮在稀硫酸溶液中（如圖 9所示）。如果把該裝置放在地球赤道上某地，并使彎曲導(dǎo)線平面與地磁方向平行，則在地磁場作用下，導(dǎo)線環(huán)及浮標(biāo)將怎樣運(yùn)動？3.湯姆生在測定陰極射線荷質(zhì)比時采用的方法是利用電場、磁場偏轉(zhuǎn)法，即測出陰極射線在勻強(qiáng)電場或勻強(qiáng)磁場中穿過一定距離時的偏

角（如圖10（A））。設(shè)勻強(qiáng)電場強(qiáng)度為E,陰極射線垂直電場射入、穿過水平距離 L后的運(yùn)動偏角為 0（B較小，B~tg0）;以勻強(qiáng)磁場（B）代替電場，測出經(jīng)過同樣長的一段弧長L的運(yùn)動偏角為2（如圖10（B））,試以E、B、L、0、2表示組成陰極射線粒子荷質(zhì)比q/m的關(guān)系式。磁流體發(fā)電技術(shù)是世界上正在研究的新興技術(shù)，它有效率高（可達(dá) 45?55%，火力發(fā)電效率為30%）、少污染等優(yōu)點。將一束等離子體（高溫下電離的氣體、含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒）以聲速的 0.8?2.5倍的速度噴射入勻強(qiáng)磁場中，磁場中有兩塊金圖11屬板A、B（相當(dāng)于電源的兩個極，并與外電阻R相連），這時A、B上就積聚電荷產(chǎn)生電壓，設(shè)粒子所帶電量為q，進(jìn)入磁場的噴射速度是V,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,AB間的距離為do（如圖11圖11（1）說明磁流體發(fā)電中能量的轉(zhuǎn)換關(guān)系，求出兩極間電壓的最大值。（2）設(shè)磁流體發(fā)電機(jī)內(nèi)阻為r，當(dāng)外電阻R是多少時輸出功率最大？并求最大輸出功率。5?實驗證實：電子在穿過原子晶格時也能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，這說明電子和光子一樣也具有波粒二相性。 這種物質(zhì)粒子的波叫物質(zhì)波。 質(zhì)量為m的電子以速度v運(yùn)動時，其物質(zhì)波的波長入可表示為Qh/mv，如果取電子質(zhì)量為 m=0.9xi0-30Kg，電子電荷量為e=1.6X0-19C，普朗克常數(shù)為h=6.6X0-34Js,求：⑴動能為2000eV的電子的動量p（2）動能為2000eV的電子的波長入（答案均保留2位有效數(shù)字）6?圖12為一種加速度儀的示意圖。質(zhì)量為m的振子兩端連有勁度均為K的輕彈簧，電源的電動勢為 E,不計內(nèi)阻，滑動變阻器的總阻值為R,有效長度為L,系統(tǒng)靜止時滑動觸頭位于滑動變阻器正中，這時電壓表指針恰好在刻度盤正中。求：⑴系統(tǒng)的加速度a（以向右為正）和電壓表讀數(shù) U的函數(shù)關(guān)系式。⑵）將電壓表刻度改為加速度刻度后，其刻度是均勻的還是不均勻的？為什么？

（3若電壓表指針指在滿刻度的3/4位置，此時系統(tǒng)的加速度大小和方向如何?7.圖13是用高電阻放電法測電容的實驗電路圖。其原理是測出電容器在充電電壓為U時所帶的電荷量Q,從而求出其電容C。該實驗的操作步驟如下：⑴按電路圖接好實驗電路（2接通電鍵S,調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，使微安表的指針接近滿刻度，記下這時的電壓表讀數(shù)U°=6.2V和微安表讀數(shù)lo=49O卩⑶斷開電鍵S并同時開始計時，每隔5秒鐘或10秒鐘讀一次微安表的讀數(shù)i,將讀數(shù)記錄在預(yù)先設(shè)計的表格中 （⑷根據(jù)表格中的12組數(shù)據(jù)，以t為橫坐標(biāo)，i為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描點（圖14中用“冷”示）。根據(jù)以上實驗結(jié)果和圖象，可以估算出當(dāng)電容器兩端電壓為Uo時該電容器所帶的電荷量Qo約為 C,從而算出該電容器的電容約為 F。,△E是粒子所處的能量狀態(tài)的不確定范h是普朗克常量（6.63X10-34JS）。,