2025年高考應(yīng)用型物理綜合題的特點(diǎn)和應(yīng)對(duì)策略

　　應(yīng)用型物理綜合題的特點(diǎn)和應(yīng)對(duì)策略

　　綜合考試說(shuō)明中把“對(duì)自然科學(xué)基本知識(shí)的應(yīng)用能力”作為對(duì)考生的重要能力要求，因此，作為體現(xiàn)這一能力要求的以現(xiàn)實(shí)生活實(shí)例和現(xiàn)代科技應(yīng)用立意的應(yīng)用型問(wèn)題正成為高考物理命題的新趨勢(shì)，也是高考題型的一個(gè)最重要的變化．它以材料新、情景新、問(wèn)題新等新穎的特點(diǎn)受到師生一致歡迎，更以其突出了能力素質(zhì)的考查將物理教與學(xué)從重知識(shí)向重能力、從重理論向重應(yīng)用的方向引導(dǎo)而廣受好評(píng)．本文就應(yīng)用型物理綜合題的特點(diǎn)及其高考應(yīng)對(duì)策略作一粗淺分析．

　　?一、應(yīng)用型物理綜合題的特點(diǎn)

　　?1．應(yīng)用型物理綜合題大都以現(xiàn)實(shí)生活中的具體問(wèn)題和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的實(shí)際例子，尤其是與人們生活息息相關(guān)的熱點(diǎn)問(wèn)題和現(xiàn)代科學(xué)的經(jīng)典實(shí)例為背景組織材料并提出問(wèn)題，如能源問(wèn)題、航天問(wèn)題等，題目具有濃厚的生活氣息和時(shí)代感，要求考生具有較高的知識(shí)應(yīng)用能力．

　　?2．題目的信息量大．應(yīng)用型物理綜合題中的新材料作為物理問(wèn)題的新載體，具有信息量大、內(nèi)容豐富的顯著特點(diǎn)．從信息內(nèi)容看，既包含構(gòu)成生活事實(shí)和科技實(shí)例必不可少的背景信息，也包含構(gòu)成物理問(wèn)題的條件和關(guān)系等信息．從信息給予方式看，既有以文字語(yǔ)言給出的信息，也有同時(shí)應(yīng)用圖象、圖表、公式等方式給予信息．

　　?3．題目中的物理對(duì)象、物理過(guò)程和情景以及要解決的問(wèn)題隱含在生活、科學(xué)事實(shí)中，具有隱蔽的特點(diǎn)，其物理過(guò)程和情景更需要考生去獨(dú)立發(fā)現(xiàn)，并不是像以往的習(xí)題和考題，考生所面對(duì)的大都是抽象的物理模型，如小球、光滑斜面、輕桿、輕繩等，直接的物理過(guò)程如追趕、碰撞、爆炸、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等．

　　?二、應(yīng)用型物理綜合題對(duì)能力的要求

　　?應(yīng)用型物理綜合題主要考查物理知識(shí)的應(yīng)用能力，具體體現(xiàn)在：

　　?1．閱讀能力：首先要求學(xué)生能讀懂題，包括對(duì)文字語(yǔ)言的領(lǐng)會(huì)，對(duì)陌生名詞的領(lǐng)悟，對(duì)圖象、圖表、公式的理解把握．了解問(wèn)題的背景、涉及的對(duì)象，了解物理過(guò)程和物理情景，明確要解決的問(wèn)題．

　　?2．信息的分析、選擇能力：要求學(xué)生在領(lǐng)會(huì)題意的基礎(chǔ)上，對(duì)題給信息進(jìn)行分析判斷．要能夠剔除題目中的生活要素和科技實(shí)例中的事件因素，獲取題目中構(gòu)成物理問(wèn)題的物理要素．根據(jù)問(wèn)題的要求和解答目標(biāo)，排除次要因素，抓住主要的物理?xiàng)l件和物理關(guān)系，以及主要的物理過(guò)程和情景．

　　?3．物理建模能力：根據(jù)以上分析中獲取的主要物理情景以及物理?xiàng)l件和關(guān)系，把題給問(wèn)題與熟悉的物理知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，把實(shí)際問(wèn)題簡(jiǎn)化、抽象為恰當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ�，用學(xué)過(guò)的知識(shí)和方法對(duì)問(wèn)題給予解決．

　　?三、應(yīng)對(duì)策略

　　1．認(rèn)真學(xué)好基本知識(shí)、基本概念，牢牢掌握物理規(guī)律，是求解應(yīng)用型物理綜合題的基礎(chǔ)．一些應(yīng)用型題目表面上看題目很長(zhǎng)，但這些問(wèn)題的物理實(shí)質(zhì)、物理模型往往較簡(jiǎn)單，大部分文字只是基于對(duì)生活背景和科技事件的完整性、嚴(yán)密性的必要表述，涉及到科技實(shí)例的應(yīng)用型題往往起點(diǎn)很高，但其落點(diǎn)往往較低，只需用學(xué)過(guò)的物理知識(shí)即可順利解決．

　　?2．認(rèn)真學(xué)好課本中的一些典型物理模型．物理模型是建立物理概念和規(guī)律，是研究自然科學(xué)問(wèn)題的常用方法．我們要了解一些重要模型的建立過(guò)程，如質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、自由落體運(yùn)動(dòng)、碰撞、原子核式結(jié)構(gòu)模型等，了解在建模過(guò)程中的研究方法和物理思想，這些方法和思想對(duì)具體建模提供主要的思路．此外，還要做一些必要的綜合題，進(jìn)一步培養(yǎng)、訓(xùn)練建模能力．

　　?3．關(guān)注生活，關(guān)注社會(huì)的熱點(diǎn)、焦點(diǎn)問(wèn)題，增加課外閱讀，如科普刊物，報(bào)紙和電視的科技欄目，特別是有關(guān)高新科技的報(bào)道分析，了解一些科學(xué)新實(shí)驗(yàn)的原理和方法，了解其對(duì)未來(lái)社會(huì)可能產(chǎn)生的影響，如光纖通信、納米材料、超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)等．努力開(kāi)拓視野，把目光從狹窄的課本知識(shí)中解脫出來(lái)，只有這樣才不至于對(duì)題目中的名詞和事件感到處處陌生，甚至連題目也讀不懂，才能做到解題時(shí)胸有成竹，應(yīng)付裕如．

　　?四、例題

　　圖1

　　?例1（2000年三省高考理科綜合題）如圖1所示，厚度為ｈ，寬度為ｄ的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感強(qiáng)度為Ｂ的均勻磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面Ａ和下側(cè)面Ａ‘之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)．實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差Ｕ、電流Ｉ和磁場(chǎng)Ｂ的關(guān)系為

　　?Ｕ＝ｋ（ＩＢ／ｄ），

　　式中的比例系數(shù)ｋ稱為霍爾系數(shù)．

　　?霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場(chǎng)的洛倫茲力使運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場(chǎng)．橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力．當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板上下兩側(cè)面之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差．

　　?設(shè)電流Ｉ是由電子的定向流動(dòng)形成，電子的平均定向速度為ｖ，電量為ｅ，回答下問(wèn)題：

　　?（1）達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體板上側(cè)面Ａ的電勢(shì)__________下側(cè)面Ａ’的電勢(shì)（填“高于”、“低于”或“等于”）．

　　?（2）電子所受的洛倫茲力的大小為_(kāi)____________．

　　?（3）當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)面之間的電勢(shì)差為U時(shí)，電子所受靜電力的大小為_(kāi)___________．

　　?（4）由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)ｋ＝1／ｎｅ，其中ｎ代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個(gè)數(shù)．

　　?解析本題的顯著特點(diǎn)是閱讀量和信息量大．要求考生理解題中所給的物理現(xiàn)象并能應(yīng)用學(xué)過(guò)的物理知識(shí)對(duì)此現(xiàn)象給予正確解釋．題中的物理模型也并不難：垂直放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)體板，電流方向向右，電子運(yùn)動(dòng)方向向左，受豎直向上的洛倫茲力的作用，使得電子聚集在導(dǎo)體板的上側(cè)面，故上側(cè)面Ａ的電勢(shì)低于下側(cè)面Ａ‘的電勢(shì)，穩(wěn)定后，電子受到的靜電力與洛倫茲力平衡，有

　　?ｅ·（Ｕ／ｈ）＝ｅｖＢ，

　　可得導(dǎo)體板上下兩側(cè)面之間的電勢(shì)差為

　　?Ｕ＝ｈｖＢ．①

　　又因?yàn)橥ㄟ^(guò)導(dǎo)體的電流為

　　?Ｉ＝ｎｅｖｄｈ，②

　　亦即ｖ＝Ｉ／ｎｅｈｄ，

　　將②式帶入①式有Ｕ＝（1／ｎｅ）·（ＩＢ／ｄ），

　　故霍爾系數(shù)為ｋ＝1／ｎｅ．

　　?霍爾效應(yīng)由美國(guó)物理學(xué)家霍爾于1879年首先發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于對(duì)半導(dǎo)體材料的測(cè)試和研究中．霍爾效應(yīng)的原理并不復(fù)雜，題目對(duì)此敘述得恰到好處，既對(duì)問(wèn)題作了必要的說(shuō)明，又給考生留有一定的推理空間．作為首次理科綜合考試中出現(xiàn)的應(yīng)用型物理綜合題，確實(shí)起到了良好的導(dǎo)向作用．

　　?例2近一時(shí)期，鐵道部先后幾次提高了旅客列車(chē)的速度，為了測(cè)量列車(chē)的速度和加速度的大小，可采用如圖2所示的裝置，它由一塊安裝在列車(chē)車(chē)頭底部的強(qiáng)磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線圈及電流測(cè)量記錄儀組成（測(cè)量記錄儀圖中未畫(huà)出）．當(dāng)列車(chē)經(jīng)過(guò)線圈上方時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來(lái)，就能求出列車(chē)在各個(gè)位置的速度和加速度．如圖3所示，假設(shè)磁體端部磁感強(qiáng)度Ｂ＝0．004Ｔ，且全部集中在端面范圍內(nèi)，與端面相垂直．磁體的寬度與線圈寬度相同，且都很小，線圈匝數(shù)ｎ＝5，長(zhǎng)Ｌ＝0．2ｍ，電阻Ｒ＝0．4Ω（包括引出線的電阻），測(cè)試記錄下來(lái)的電流－位移圖線如圖4所示．

　　圖2

　　圖3

　　圖4

　　?（1）試計(jì)算在離O（原點(diǎn)）30ｍ和130ｍ處列車(chē)的速度ｖ1和ｖ2的大小．

　　?（2）假設(shè)列車(chē)做的是勻加速運(yùn)動(dòng)，求列車(chē)的加速度大小．

　　?解析本題對(duì)閱讀能力和從圖象及文字?jǐn)⑹鲋蝎@取有用的物理信息的能力要求較高，而根據(jù)題給情景建立簡(jiǎn)化的物理模型是解題的關(guān)鍵．我們只需視線圈相對(duì)于火車(chē)運(yùn)動(dòng)，即可得到我們熟悉的線框進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的模型：兩個(gè)相同的矩形線框Ⅰ和Ⅱ保持一定的距離向有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ｂ做勻加速運(yùn)動(dòng)，如圖3所示，最終進(jìn)入并通過(guò)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度和線框的寬度相同且都很小，線圈匝數(shù)ｎ＝5，長(zhǎng)Ｌ＝0．2ｍ，電阻Ｒ＝0．4Ω，磁感強(qiáng)度Ｂ＝0．004Ｔ，若二線框間的距離為ｓ＝100ｍ，初始時(shí)線圈Ⅰ到磁場(chǎng)邊界的距離ｓ0＝30ｍ，線框中電流與其位移的圖象如圖4所示，求以上二問(wèn)題．

　　?根據(jù)以上模型對(duì)問(wèn)題簡(jiǎn)解如下．由圖4得出ｉ1＝0．12Ａ，ｉ2＝0．15Ａ，由Ｉ＝ｎＢＬｖ／Ｒ可得ｖ1＝12ｍ／ｓ，ｖ2＝15ｍ／ｓ，又由ｖ22－ｖ12＝2ａｓ即可得ａ＝0．405ｍ／ｓ2．

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