信息题及建模能力培养教材课件.ppt

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1、信息题及建模能力培养,乐亭一中,王建秋,信息题及建模能力培养,一、信息题及建模能力在,高考题中的体现,二、解决信息题过程中,学生的主要困难,三、信息题中如何,寻找有效信息,四、如何在教学中,培养建模能力,【,2011,年浙江卷】,14.,如图所示，甲乙两人在,冰面上“拔河”,两人中间位置处有,一分界线，约定先使对方过分界线者为赢若绳子质量不计，冰,面可看成光滑的，则下列说法正确的是,A.,甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力,B.,甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力,C.,若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利,D.,若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利,【新

2、信息】冰面“拔河”,【模,型】匀变速直线运动（比较相同时间内的位移大小）,17,“,B,超”,可用于,探测人体内脏,的病变状况。下图是超声波,从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意,图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律,sin,?,1,v,1,?,（式中,是入射角,是折射角，,v,类似，可表述为,1,2,1,sin,?,2,v,2,、,v,2,分别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面,发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知,，入射,?,2,?,0.9,?,1,点与出射点之间的距离是,d,，入射角为，肿瘤的反射面恰好与肝,脏表面平行，则肿瘤离

3、肝脏表面的深度,h,为,A,2,100,?,81sin,9,d,sin,i,2,i,B,D,d,81,?,100sin,2,i,10sin,i,C,d,81,?,100sin,i,20sin,i,2,d,100,?,81sin,2,i,18sin,i,【新信息】“,B,超”探测人体内脏,【模,型】光的反射折射,24.,节能混合动力车,是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力,来源的汽车。有一质量,m=1000kg,的混合动力轿车，在平直公,路上以,v,1,=90km/h,匀速行驶，发动机的输出功率为,P=50kw,。,当驾驶员看到前方有,80km/h,的限速标志时，保持,发动机功率,不变,，立即

4、启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，,使轿车做减速运动，运动,L=72m,后，速度变为,v,2,=72km/h,。,此过程中发动机功率的,1/5,用于轿车的牵引，,4/5,用于供给发,电机工作，发动机输送给发电机的能量最后有,50%,转化为电池,的电能。假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变。求,轿车以,90km/h,在平直公路上匀速行驶，所受阻力,Fm,的大小,轿车以,90km/h,减速到,72km/h,过程中，获得的电能,E,电,；,轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能,E,电,，维持在,72km/h,匀速运动的距离。,【新信息】节能混合动力车,【模,型】汽车恒功率运行，能量转化

5、及守恒定律,25.,如图甲所示，,静电除尘,装置中有长为,L,、宽为,b,、高为,d,的矩,形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上下面板使用金属材料。,图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相,连。质量为,m,、电荷量为,-q,、分布均匀的尘埃以水平速度进入矩,形通道、当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被,收集。通过调整两板间距,d,可以改变收集效率。当,d=d,0,时，为,81%,（即离下板,0.81,范围内的尘埃能够被收集）。不过尘埃的,重力及尘埃之间的相互作用：,求收集效率为,100%,时，两板间距的最大值,d,；,求收集效率为与两板间距,d,的函数关系；,若单

6、位体积内的尘埃数为,n,，求稳定工作时单位时间下板收集,的尘埃量与两板之间,d,的函数关系，并绘出图线。,【新信息】静电除尘,【模,型】平抛，柱体,一、信息题及建模能力在高考题中的体现,近几年高考试题更加注重物理知识与实际的联系，通过与实际,问题联系紧密的情景设计,一方面要求学生在合理的近似下建立物,理模型，考查学生灵活运用物理规律和方法解决实际问题的能力，,另一方面又要求学生能够注意物理模型建立的条件，区分理想模,型与真实物体，以增强学生思维的活力。,在情景设计上，信息载体常涉及最新科技动态及应用、日常生,活及社会热点等问题。要求学生在理解物理知识的同时，会用所,学知识解决实际问题，能把生活

7、中的物理情景转化为熟悉的物理,模型，然后运用物理规律建立方程解决。特别是计算题部分，更,是突出了对物理过程的分析，强化了建模能力的考查，考查学生,提取信息、获取新知识，再运用新知识解决实际问题的能力。由,于取材新颖，学生在解决问题过程中往往感到困惑。,二、解决信息题过程中学生的主要困难,面对新信息问题,畏难导至思维受阻,受信息表象干扰,难以把握问题本质,对复杂信息情景，缺乏信息划分整合思维,对于现象与问题,缺乏有效的建模思维,三、信息题中如何,寻找有效信息,试题中可采集的信息点：,数,-,物理量（具体数据、物理量符号）,形,-,情景结构图、物理量关系图象、数学图,语,-,关键语（字、词、句）,

8、信息中蕴涵的内容：,对象,-,状态、特征,过程,-,特征,(,力和运动、功和能,),条件,-,关键、隐含,审题的基本要领：,转化,文字,表述,物理,情景,物理条件,物理要求,数学条件,数学要求,如图所示，,MN,和,PQ,是两根放在竖直面内且足够长的平行金属,导轨，相距,L,=50cm,。导轨处在垂直纸面向里的磁感应强度,B,=5T,的匀强磁场中。一根电阻为,r,=0.1的金属棒,ab,可紧贴导,识别模型（关键句）,识别模型：,轨左右运动。两块平行的、相距,L,=20cm,的水,小球平抛运动,d,=10cm,、长度,小球匀速直线运动,平放置的金属板,A,和,C,分别与两平行导轨相连接，图中跨接

9、在两,导轨间的电阻,R,=0.4。其余电阻忽略不计。已知当金属棒,ab,小球,不动时，质量,m,=10g,、带电量,q,=,10,3,C,的小球以某一速度,恰,v,0,沿金属板,A,和,C,的中线射入板间，恰能射出金属板（,g,取,2,）。求：,10m/s,当,ab,杆不运动时小球的速度,v,若使小球在金属板间不偏转，则金属棒,ab,的速度大小和方向,若要使小球能从金属板间射出，则金属棒,ab,匀速运动的速度,应满足什么条件？,隐含条件：,建构小球边界类平抛模型,0,驾驶证考试中的路考，在即将结束时要进行目标,停车，考官会在离停车点不远的地方发出指令要,提供新信息,求将车停在指定的标志杆附近，

10、终点附近的道路,（驾考目标停车）,是平直的，依次有编号为,A,、,B,、,C,、,D,、,E,的,5,根,识别模型：,标志杆，相邻杆之间的距离L,12.0 m,，如图,匀速运动,所示一次路考中，学员甲驾驶汽车，学员乙坐,在后排观察并记录时间，学员乙与车前端面的距,离为,s,2.0 m,假设在考官发出目标停车的指令,识别模型：,前，汽车是匀速运动的，当学员乙经过,O,点时听,匀减速运动,到考官发出的指令：“在,D,标志杆目标停车”，,学员乙立即开始计时，学员甲需要经历t,0.5 s,选取过程：,的反应时间才开始刹车，开始刹车后汽车做匀减,0B,；,0C,速直线运动，直到停止学员乙记录下自己经过,

11、B,、,C,杆时的时刻,t,B,4.50 s,，,t,C,6.50 s,已知,先匀速再匀减速,L,OA,44 m,求：刹车前汽车做匀速运动的速,度大小,v,0,及汽车开始刹车后做匀减速直线运动的,转换研究对象,加速度大小,a,；汽车停止运动时车头前端面离,D,乙,车头前端面,杆的距离,制作半导体时，需向单晶硅或其他晶体中,掺入杂质，单晶硅内的原子是规则排列的，,在两层电子间的间隙会形成如图甲所示的,上下对称的匀强电场，设某空间存在上下,对称的匀强电场，并在该电场中的下半区,域加一方向垂直纸面向里的匀强磁场，如,图乙所示。电量为,+q,、质量为,m,的带电小,小球,球从上边界以初速度,v,0,垂

12、直电场入射。已,知上下场区的宽均为,d,，长为,L,，电场强,3,mg,v,=0.6,cos37,?,gd,0,0,=0.8;,E,?,度,，初速度,sin37,2,q,求：,小球第一次经过对称轴OO时的速度；,要使小球不越过下边界，所加磁场的磁,感应强度,B,的最小值；,2,m,gd,若所加磁场的磁感应强度,B,?,qd,，且,L=20d,，求小球在场区运动的总时间,.,0,/,提供新信息,（一种匀强电场）,进入电场后：,类平抛运动模型,（运动分解方法）,在下方区域：,重力与电场力平衡,匀速圆周运动模型,（画几何图）,甲,乙,如图为宇宙中一恒星系的示意图，,A,为该,提供新信息,星系的一颗行

13、星，它绕中央恒星,O,运行轨,（行星偏轨）,道近似为圆，天文学家观测得到,A,行星运,构建模型：,动的轨道半径为,R,0,，周期为,T,0,。长期观测,发现，,A,行星实际运动的轨道与圆轨道总,圆周运动相遇模型,有一些偏离，且周期每隔,t,0,时间发生一次,（圆心角,-,求,T,B,）,最大偏离，天文学家认为形成这种现象的,识别模型：,原因可能是,A,行星外侧还存在着一颗未知,行星模型,的行星,B,（假设其运动轨道与,A,在同一平,（动力学、运动学）,面内，且与,A,的绕行方向相同），它对,A,行星的万有引力引起,A,轨道的偏离，由此,可推测未知行星,B,的运动轨道半径为（,）,t,0,R,0

14、,A,t,0,?,T,0,B,R,0,3,t,0,(,),2,t,0,?,T,0,B,C,R,0,3,(,t,0,?,T,0,2,D,),t,0,R,0,t,0,(,),3,t,0,?,T,0,【,2012,浙江参考卷】,电流计的主要结构,如图甲所示，固定有指针的铝框处在由,磁极与软铁芯构成的磁场中，并可绕轴,转动。铝框上绕有线圈，线圈的两端与,接线柱相连。用两根导线分别将两只电,流计的“,+,”,、“”接线柱相连，如图,乙所示，拔动一只电流计的指针，另一,只电流计的指针也会转动。为了解释上,述现象，有同学对软铁芯内部的磁感线,分布提出了如下的猜想，可能正确的是,（,）,提供新信息,（一种磁场

15、）,识别模型：,磁感线模型,（特点）,风能发电机是利用风的动能转化为电能的装置。设空气密度为，,风速为,v,，这时风能产生的功率为P=v,3,/2,。设风通过风机后风速,损失,80%,，风减少的能量给蓄电池充电，储能效率为。蓄电池为,用电器输出电能时可用经验公式Q=,1,P,1,t/U,表述，其中,P,1,为用电,器功率，,Q,、,U,分别为蓄电池极板电荷和电压，,t,为用电器正常工,作时间，,1,（,1,1）为蓄电池提供给用电器正常工作的效率转换,系数。蓄电池给极板充满电荷总量称为蓄电池容量,Q,0,，此时蓄电,池最大电压为,U,0,，充满时，,1,=1,。求：风机需工作多久才能使,蓄电池蓄

16、满电能？风机至少需要工作多久才能维持用电器正常,工作时间增大一倍？风速增大,10%,时，用电器正常使用的时间,增加到原来的多少倍？,理清思路,提供新信息,（一种能量转化传递过程）,（能量守恒及其转化分配关系）,发电机,风能,储能效率,电能,用电器,效率转换系数,1,其他能,原始物理模型：,对象模型,四、如何在教学中,培养建模能力,质点、轻绳,(,杆、弹簧,),、单摆、弹簧振子、点电荷、平行板电,容器、理想电表、全电路、理想变压器、匀强电场、匀强磁场、,电场线、磁感线、点光源、光线、氢原子模型、理想气,体,。,过程模型,匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、,简谐运动、简谐波、自

17、由落体运动、竖直上抛运动、等温变化、,等压变化、等容变化、绝热变化、电磁振荡、碰撞、聚变、裂,变,。,构建物理模型,-,舍弃次要因素，抓住主要因素，突出,本质特征,。,这是一种研究问题的科学的思维方法。,实际的研究对象,实际问题的过程,理想化的对象模型,理想化的过程模型,物理模型所,对应的规律,信息题建模策略,四、如何在教学中,培养建模能力,信息,问题,审读题意,想象情景,信息摄取,构建模型,物理,问题,运用规律,建立方程,数学,问题,画出草图,分析过程,找出特征,建立模型,1.,识别,基本模型，把握模型,本质特征,2.,掌握基本方法，慎用模型,二级结论,3.,关注模型特点，区别相近模型规律,

18、4.,关联题目信息，提取情境,发展过程,5.,进行,信息分割,，分解重构物理模型,1.,识别,基本模型，把握模型,本质特征,【,05,天津,】,将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长,为,L,，它在磁感应强度为,B,，方向如图的匀强磁场中匀速转动，,转速为,n,，导线在,ab,两处通过电刷与外电路连接，外电路接有,额定功率,P,的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余电阻,不计，灯泡的电阻应为（,B,）,2,nB,),2,(2,?,l,A,、,P,B,、,2(,?,l,2,nB,),2,P,2,nB,),2,(,l,C,、,2,P,2,nB,),2,(,l,D,、,P,O,a,B,l,d,

19、b,a,B,c,b,O,1.,识别,基本模型，把握模型,本质特征,【,2011,浙江】,如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数,n,1,=800,和,n,2,=200,的两个线圈，上线圈两端与,u=51sin314t V,的交流电源相连，将下线圈两端接交流电,压表，则交流电压表的读数可能是,(),A,A.2.0 V,B,.9.0 V,C.12.7V D.144.0 V,n,1,u,【识别】,理想变压器模型,【条件】,无铜损、无铁损、无漏磁,51,/,2,n,1,?,U,2,n,2,U,2,?,9,V,n,2,V,关注模型结论,关注建模过程,1.,识别,基本模型，把握模型,本质特征,【,94,上海】

20、,如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比,n,1,:n,2,=4:1,原线圈两端连接光滑导轨,副线圈与电阻,R,相连组成,闭合回路,.,当直导线,AB,在匀强磁场中沿导轨匀速向右运动时,电,流表,A,1,的读数是,12mA,那么,A,2,的读数为,(),A.0,B.3mA,C.48mA,D.,与,R,有关,A,关注模型结论,关注建模过程,1.,识别,基本模型，把握模型,本质特征,【,09,江苏】,如图是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机,拍摄的一张照片,照相机的镜头竖直向上。照片中,水立方运动馆,的景象呈现在半径,r=11cm,的圆型范围内,水面上的运动员手到,脚的长度,L=10cm,，若

21、已知水的折射率为,n=4/3,请根据运动员,的实际身高估算该游泳池的水深,h,（结果保留两位有效数字）,【识图】,为什么照片是圆型的？,镜头是圆的？,【建构】,全反射模型,【规律】,折射定律、几何规律、物像关系,2.,掌握基本方法，慎用模型,二级结论,质量为,60,的体操运动员做“单臂大回环”，用一只,手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动如,图所示，此过程中，运动员到达最低点时手臂受的拉,力至少约为,(,忽略空气阻力,g=10 m,s,2,)(),C,A,600 N,B,2400 N,C,3000 N,D,3600 N,1,mg,?,2,R,?,mv,2,2,2,v,T,?,m,R,T,

22、?,4,mg,【识别】,匀速圆周运动模型,【,特征,】,合,=,向,B,：最低点牛二规律用错,1,1,2,mg,?,2,R,?,m,(,Rg,),?,mv,2,2,2,2,v,T,?,mg,?,m,R,T,?,6,mg,D,：最高点绳,杆模型混淆,2.,掌握基本方法，慎用模型,二级结论,如图所示，一根水平光滑的绝缘直槽连接一个竖直放置的半径,为,R,0.50 m,的绝缘光滑槽轨槽轨处在垂直纸面向外的匀强,磁场中，磁感应强度,B,0.50 T,有一质量,m,0.10 g,，带电,荷量为,q,1.6,10,3,C,的小球在水平轨道上向右运动若,小,球恰好能通过最高点,，重力加速度,g,10 m/s

23、,2,.,试求：,qv,小球在最高点所受的洛伦兹力,f,；,v,B,小球的初速度,v,0,.,mg,2,v,qvB,?,mg,?,m,R,2,v,mg,?,qvB,?,m,R,f,?,mg,v,?,Rg,v,?,0,牛二规律用错,绳,杆模型混淆,杆模型误解,【识别】,匀速圆周运动模型,【特征】,合,=,向,2.,掌握基本方法，慎用模型,二级结论,二级结论,轻绳,轻杆,v,?,Rg,二级结论,mv,2,?,m,R,?,T,?,qB,qB,E,二级结论,F,安,B,L,V,?,R,2,2,B,3.,关注模型特点，区别相近模型规律,水流星,摩天轮,过山车,轻绳模型,外球面模型,内球面模型,轻杆模型,

24、模型相异特征：,对小球的弹力只能拉、只能支持、又能拉又能支持,模型共性特征：,最高点,F,合,=F,向,3.,关注模型特点，区别相近模型规律,同步卫星离地心距离为,r,，运行速率为,v,1,，加速度为,a,1,，地球,赤道上的物体随地球自转的向心加速度为,a,2,，第一宇宙速度,为,v,2,，地球的半径为,R,，则下列比值正确的是（,AD,）,a,1,r,A,?,B,a,2,R,a,1,?,R,?,C,?,?,?,a,2,?,r,?,2,v,1,r,?,D,v,2,R,v,1,?,v,2,R,r,天体模型,同步卫星,(r,、,v,1,、,a,1,）,近地卫星,(R,、,v,2,）,地体模型,赤

25、道物体,(R,、,a,2,）,3.,关注模型特点，区别相近模型规律,结点模型,滑轮模型,3.,关注模型特点，区别相近模型规律,一个垂直纸面向里的有界匀,强磁场,(,磁感应强度为,B),如图,所示，磁场宽度为,d,。在垂,直,B,的平面内的,A,点，有一个,电量为,q,、质量为,m,、速,度为,v=qBd/m,的带电粒子,进入磁场，其速度方向与磁,场边界的夹角为多少时粒子,穿过磁场的时间最短,？,一条船在静水中的速度为,v,，,河水的流速为,V,，河宽为,d,。,问船头方向与河岸的夹角为,多少时，,过河的时间最短,？,v,v,y,V,合,v,d,R,d,t,?,v,O,3.,关注模型特点，区别相

26、近模型规律,运动模型,匀速圆周运动,模型规律,牛顿第二定律,+,圆周运动公式,待求问题,穿越时间最短,v,不变，欲,t,最短，须弧,s,最小,弦最短,。,d,d,/,2,1,sin,?,?,?,R,2,T,?,m,t,?,?,6,3,qB,?,?,30,0,-q,A,m,v,O,中垂线,与边界的夹角为,60o,4.,关联题目信息，提取,情境发展过程,信息题一般情境新颖，学生一下子找不到解决问题,的把手。其实，物理过程的发展建立在物理情境的分,析基础之上。解决问题时，需通过阅读检索信息，把,一个复杂的情境从物理本质特征上分解为几个相关的,情境过程，针对每一情境过程特点，构建正确的物理,模型,从而

27、运用对应的规律解决。,冰壶赛场在比赛前需要调试赛道的冰面,信息背景,冰壶运动,情况。设冰壶质量为,m,，冰壶与合格冰,信息特点,结合生活实际,道的动摩擦因数为。调试时，在赛道,运动模型,匀变速运动,一端让冰壶沿赛道以某一初速度开始直,全程匀减速运动,线运行，测得冰壶在合格赛道末端的速,度为初速度的,0.9,倍，赛道上运行总耗时,为,t,；假设冰道内有一处冰面异常，导致,冰壶与该冰面的动摩擦因数为2，该异,常冰面长度未知，但可测得冰壶到达赛,三段匀减速运动,道末端的速度为初速度的,0.8,倍，设两次,调试时冰壶初速度相同。求：调试冰,壶的初速度,V,0,和赛道的总长度,L,；异,常冰面的长度,s

28、;,如果运动员以,0.4V,0,在,赛道一端推出冰壶，运动员在整个异常,冰面上通过擦拭以改变动摩擦因数，则,异常冰面的动摩擦因数变为多少时恰能,使冰壶运动到赛道末端。,信息背景,引体向上运动,“引体向上运动”是同学们经常做的一,信息特点,结合生活实际,项健身运动，如图所示，质量为,m,的某,运动模型,匀加速运动、竖直上抛运动,同学两手正握单杠，开始时，手臂完全,伸直，身体呈自然悬垂状态，此时他的,下颚距单杠面的高度为,H,，然后他用恒,力,F,向上拉，下颚必须超过单杠面方可视,为合格，已知,H=0.6m,，,m=60kg,，重,匀加速运动模型,力加速度,g=10m/s,2,。不计空气阻力，,不

29、考虑因手弯曲而引起人的重心位置变,化。,匀加速运动模型,第一次上拉时，该同学持续用力（可,视为恒力），经过,t=1s,时间，下颚到达,单杠面，求该恒力,F,的大小及此时他的速,竖直上抛运动模型,度大小；,(2),第二次上拉时，用恒力,F,/,=720N,拉,至某位置时，他不再用力，而是依靠惯,性继续向上运动，为保证此次引体向上,合格，恒力,F,的作用时间至少为多少。,参加电视台娱乐节目，选手要从较高,信息背景,电视台娱乐节目,信息特点,设问开放，关键条件隐含且层次较高,的平台上以水平速度跃出后，落在水,运动模型,平抛运动、匀速运动、匀变速运动,平传送带上，已知平台与传送带高度,差,H,1.8m

30、,，水池宽度,x,0,1.2m,，,构建模型：,传送带,A,、,B,间的距离,L,0,20m,，由,静止,或,匀速运动,于传送带足够粗糙，假设人落到传送,带上后瞬间相对传送带静止，经过一,构建模型：,个t,1.0s,反应时间后，立刻以,a,向右平抛运动、,静止,、,2m/s,2,恒定向右加速度跑至传送带最,向右匀加速运动,右端,(1),若传送带静止，选手以,v,0,3m/s,构建模型：,水平速度从平台跃出，求从开始跃出,向右平抛运动、,向左匀,到跑至传送带右端经历的时间,速、向左匀减速运动,、,(2),若传送带以,u,1m/s,的恒定速度,向右匀加速运动,向左运动，选手要能到达传送带右端，,他

31、从高台上跃出的水平速度,v,1,至少多,大？在此情况下到达,画几何图寻找水平,B,点时速度大小,不要从左边掉下,方向临界几何关系,是多少？,【,09,浙江】,某校物理兴趣小组决,定举行遥控赛车比赛。比赛路径,如图所示，赛车从起点,A,出发，沿,水平直线轨道运动,L,后，由,B,点进,入半径为,R,的光滑竖直圆轨道，离,开竖直圆轨道后继续在光滑直轨,道上运动到,C,点，并能越过壕沟。,已知赛车质量,m=0.1kg,，通电后,以额定功率,P=1.5w,工作,进入竖,直轨道前受到阻力恒为,0.3N,，随,后在运动中受到的阻力均可不计。,图中,L=10m,，,R=0.32m,，,h=1.25m,，,S

32、=1.5m,。问：要使,赛车完成比赛，电动机至少工作,多长时间？（取,g=10m/s,2,）,变速圆周运动模型：,恰能沿圆过最高点,v,1,=4m/s,平抛模型：,恰过壕沟,v,3,=3m/s,隐含条件：,按情境发展过程，,比较两个临界速度，确定谁,是最终要求的临界态。,V,2,错解,:,只考虑平抛,情境发展过程跳跃,V,3,V,1,信息背景,遥控赛车比赛,信息特点,设问开放，关键条件隐含且层次较高,运动模型,变加速直线运动、变速圆周运动、匀速运动、平抛运动,【,09,安徽,】,过山车是游乐场中常见的设施。下图是一种过山,信息背景,游乐场娱乐设施结构设计问题,信息特点,设问开放，关键条件隐含且

33、层次较高,车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨,匀减速直线运动、变速圆周运动,B,、,C,间距,道组成，,B,、,运动模型,C,、,D,分别是三个圆形轨道的最低点，,与,C,、,D,间距相等，半径,R,1,=2.0m,、,R,2,=1.4m,。一个质量为,圆较大时恰能到达,J,点；但,m=1.0kg,的小球（视为质点），从轨道的左侧,A,点以,此圆又不能太大，要从几,V,0,=12.0m/s,的初速度沿轨道向右运动，,A,、,B,间距,L,1,=6.0m,。,小球与水平轨道间的动摩擦因数=0.2，圆形轨道光滑。假,何角度进一步分析。,设水平轨道足够长，圆形轨道间不相互重叠。重力

34、加速度取,圆较小时恰过,K,点；,g=10m/s,2,，计算结果保留小数点后一位数字。试求小球,在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大,圆较大时恰能到达,J,点。,小；如果小球恰能通过第二圆形轨道，,B,、,C,间距应是多少；,在满足的条件下，如果要使小球不能脱离轨道，在第三,个圆形轨道的设计中，半径,R,3,应满足的条件,.,K,隐含条件：,设问开放,J,5.,进行,信息分割,，分解重构物理模型,有些信息题，由于实际参与的研究对象众多，信息,量大，影响因素复杂；这类信息题综合性强，学生难,于把握,对于多个物理客体参与的问题，我们要认真分析,“研究对象”之间的相互联系，进行信息分

35、割，找出,关键客体，把交错在一起的物理模型一一剖析，实现,思维的变通,5.,进行,信息分割,，分解重构物理模型,【例】,如图所示是一个电磁泵的结构图。矩形管长为,L,，宽为,d,，,两侧面是导体,(,并用粗导线,M,、,N,相连,),，高为,h,，上下两平面是,绝缘体令电阻率为的水银充满管口，源源不断地流过该矩,形管已知水银匀速通过管子的速度与管子两端的压强差成正,比，且当管两端压强差为,P,0,时，水银流速为,V,0,，今在矩形管所,在的区域加一个与管子的上下平面垂直的匀强磁场，磁感强度,为,B(,图中未画出,),稳定后，求：水银在管中的流速。,立意背景,电磁泵,信息特点,模型交错，综合性强

36、,物理模型,磁流体发电机、闭合电路、,电阻、通电导线在磁场中受力匀速运动,【,2010,浙江】,如图，一矩形轻质柔软反射膜可绕过,O,点垂直纸,面的水平轴转动，其在纸面上的长度为,L,1,，垂直纸面的宽度为,L,2,。,立意背景,光电池,在膜的下端（图中,A,处）挂有一平行于转轴，质量为,m,，长为,L,2,信息特点,模型交错，综合性强,截面图、电路图不直观。,的导体棒使膜绷成平面。在膜下方水平放置一足够大的太阳能光,物理模型,共点力平衡、光的反射、电路,电池板，能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能，并将,光能转化成电能。光电池板可等效为一个电池，输出电压恒定为,U,，输出电流正比于光电

37、池板接收到的光能（设垂直于入射光单,位面积上的光功率保持恒定）。导体棒处在方向竖直向上的匀强,磁场,B,中，并与光电池构成回路，流经导体棒的电流垂直纸面向,外（注：光电池与棒直接相连，连接导线未画出）。,现有一束平行光水平入射，当反射膜与,O,竖直方向成,=60,o,时，导体棒处于受力平,衡状态，求此时电流强度的大小和光电池,的输出功率。,当,变成,45,o,时，通过调整电路使导体棒,A,保持平衡，光电池除维持导体棒力学平衡,外，还能输出多少额外电功率？,(1),现有一束平行光水平入射，当反射膜与竖直方向成,=60,o,时，,导体棒处于受力平衡状态，求此时电流强度的大小和光电池的输出,功率。,

38、O,B,60,o,时导体棒静止,物理模型,:,共点力平衡,60o,平行光,-,反射膜,S,1,物理模型,:,光的反射,S,1,=,S,1,=,L,1,L,2,cos60o,物理模型,:,光子流束柱体模型,A,S,1,垂直光束入射面,光能：,-,简单！,光电池板接收光能：,受光面与光束不垂,光子均以相同光速运动，光,直,-,复杂！,子分布结构稳定同一光束,被光电池板接收到的光能等,于其垂直截面上的入射光能,建构模型：,光子流束柱,体模型,(2),当,变成,45,o,时，通过调整电路使导体棒保持平衡，光电,池除维持导体棒力学平衡外，还能输出多少额外电功率？,物理模型,:,电路模型,O,B,45,o

39、,时导体棒静止,物理模型,:,共点力平衡,45o,S,2,平行光,-,反射膜,物理模型,:,光的反射,物理模型,:,光子流束柱体模型,A,S,2,S,2,=,S,2,=,L,1,L,2,cos45o,【,2011,浙江】,如图甲所示，静电除尘装置中有长为,L,、宽为,b,、,高为,d,的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上下面板使用,金属材料。图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压,直流电源相连。质量为,m,、电荷量为,-q,、分布均匀的尘埃以水平,速度进入矩形通道、当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中,和，同时被收集。通过调整两板间距,d,可以改变收集效率。当,d=d,0,时，为

40、,81%,（即离下板,0.81d,0,范围内的尘埃能够被收,集）。不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用：,求收集效率为,100%,时，两板间距的最大值,dm,；,求收集效率为与两板间距,d,的函数关系；,若单位体积内的尘埃数为,n,，求稳定工作时单位时间下板收集,的尘埃量,M/,t,与两板之间,d,的函数关系，并绘出图线。,【,2011,浙江】,识别模型,：每个尘埃,类平抛,求收集效率为,100%,时，两板间距的最大值,d,m,；,求收集效率为与两板间距,d,的函数关系；,若单位体积内的尘埃数为,n,，求稳定工作时单位时间下板收集,的尘埃量,M/,t,与两板之间,d,的函数关系，并绘出图线。,建构模型：,边界尘埃临,界类平抛,建构模型：,中间一尘埃,临界类平抛,【,2011,浙江】,若单位体积内的尘埃数为,n,，求稳定工作时单位时间下板收集,的尘埃量与两板之间,d,的函数关系，并绘出图线。,S,1,进入电场处尘埃：,分,布均匀、速度相同，,单位体积内的尘埃数,为,n,-,简单！,下板收集处尘埃：,分布,均匀的尘埃同时进入电,场后撞向下板时刻不同、,S,1,处进入到,S,2,处收集所对,速度不同,-,复杂！,应的尘埃对象结构稳定,单位时间内,S,2,处收集,数与,S,1,处进入数相等,建构模型：,尘,埃流束柱体模,型,S,2,