内容正文:
专题一 理解能力
理解能力一般包含两个方面:
一是理解物理概念、物理规律的确切含义,理解物理规律的适用条件,以及它们在简单情况下的应用;能够清楚地认识概念和规律的表达形式(包括文字表述和数学表达);能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法;理解相关知识的区别和联系。理解的内容对应物理学科核心素养中的物理观念,高中物理三大核心观念即物质观念、运动和相互作用观念、能量观念,只有理解了三大观念统领下的概念和规律,才能利用三大观念解决实际问题。
1.1 理解文本中的信息
二是面对一个物理问题,应当能够阅读和理解文字、图像或图表,并客观全面地获取相关信息,提取有效信息,能透过现象发现物理本质,发现隐含的条件和规律,将问题情境转化为物理模型,进而利用已有物理知识建立起物理量之间的关系,这其实就是对问题情境的理解与转化,也就是信息获取与加工的过程。
1.1 理解文本中的信息
理解能力的训练一般要经历四个步骤:第一步,从文本、图像、示意图中提取信息;第二步,根据这些信息,提取知识储备中的相关概念和规律;第三步,结合题意,建立提取信息与已有知识之间的联系,对信息进行加工,生成能够解决问题的物理关系;第四步,利用物理关系建立数学方程,并最终解决问题。流程如图所示:
1.1 理解文本中的信息
以2024年全国甲卷第17题为例:
如图所示,一光滑大圆环固定在竖直平面内,质量为m的小环套在大圆环上,小环从静止开始由大圆环顶端经Q点自由下滑至其底部,Q为竖直线与大圆环的切点。则小环下滑过程中对大圆环的作用力( )
A.在Q点最大
B.在Q点最小
C.先减小后增大
D.先增大后减小
1.1 理解文本中的信息
根据理解能力步骤,建立以下表格
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
1 一光滑大圆环固定在竖直平面内,小环从静止开始由大圆环顶端经Q点自由下滑至其底部 机械能守恒定律 mgR(1-cos θ)
=mv2(0≤θ≤π)
2 小环套在大圆环上 圆周运动的向心力 F+mgcos θ
=m(0≤θ≤π)
3 小环下滑过程中对大圆环的作用力大小 牛顿第三定律 F'=F
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
解决
实际
问题
1.1 理解文本中的信息
“提取有效信息”考查的是信息获取的能力,“关联必备知识”则考查对基本概念、基本规律的理解,“建立物理关系”是对信息加工能力的考查,“解决实际问题”包含了本书后面所讲的模型建构能力、推理论证能力等。
以下按获取信息的渠道不同,分三部分对理解能力进行训练,分别是理解文本、图像和示意图中的信息。
1.1 理解文本中的信息
1.1 理解文本中的信息
文本是指书面语言的表现形式,通常是具有完整、系统含义的一个句子或多个句子的组合。理解文本中的信息并建立与已有物理概念和规律之间的联系,是解决一个物理问题的基本能力。在物理试题命制中,文本的作用是描述物理问题情境,而问题情境背后隐藏的是物理概念和物理规律,文本中包含了解决问题的关键信息,但有时也会给出影响解题的干扰信息。这些干扰信息对解题并没有积极的作用,相反会影响判断,起到了一定的干扰作用。有时考题还会给出未曾见过的物理概念或规律考查学以致用的能力,如为了解题的需要,考题会告知弹簧弹性势能的表达式Ep=kx2、点电荷电场的电势φ=k等,需要及时理解这些知识,并将这些知识应用到即将面临的问题中。
1.1 理解文本中的信息
总之,高考对理解能力的考查有很高的要求,需要理解文本背后的隐含信息,理解破解难题的临界条件,理解概念规律的核心本质,理解突破难点的关键信息,理解规律成立的条件信息,区分容易混淆的概念信息等。
1.1 理解文本中的信息
1.1.1 理解文本背后的隐含信息
在高考中,用文本描述的物理问题通常都不会很直白,文字表述的背后往往隐藏着解决问题的重要信息,这些信息可能是某些规律适用的条件,也可能是解决这个物理问题涉及的物理学基本原理。例如,在热力学问题中,热力学第一定律、热力学第二定律是普遍适用的规律,能量守恒定律更是放之四海而皆准,但是气体实验定律就有其
适用条件,首先研究对象需是一定质量的理想气体,其次不同的定律还有等温、等压、等容等限制条件。因此,理解好文本背后的隐含信息是解决一个物理问题的基本前提。
1.1 理解文本中的信息
常见的文本表述后面的隐含信息包含但不限于下表所列:
文本表述 隐含信息
地球同
步卫星 周期等于地球自转周期,一般认为是24 h。另外,与赤道平面成零度角,与地球自转方向相同的同步卫星称为静止卫星
理想气体 不计分子力,分子势能为零。一定质量的理想气体满足气体实验定律,满足=C(C为恒量)
绝热容器 容器内与外界不发生传热
理想变压器 输入功率等于输出功率,磁感线被封闭在铁芯内(无磁损、无铜损、无铁损)
理想电流表 内阻忽略不计
1.1 理解文本中的信息
文本表述 隐含信息
理想电压表 内阻无穷大
静电平衡的导体 内部电场强度处处为零,导体为等势体,表面为等势面
皮带传动装置 皮带轮上各点线速度大小相等,两轮的角速度大小与半径成反比
导体接地 电势为零
没有光线折射出来 发生了全反射,入射角大于或等于临界角,临界角满足sin C=
两物体碰撞后速度相同 损失的机械能最多
1.1 理解文本中的信息
典型 例题
典例1 (2024全国新课标卷,15)福建舰是我国自主设计建造的首艘弹射型航空母舰。借助配重小车可以进行弹射测试,测试时配重小车被弹射器从甲板上水平弹出后,落到海面上。调整弹射装置,使小车水平离开甲板时的动能变为调整前的4倍。忽略空气阻力,则小车在海面上的落点与其离开甲板处的水平距离为调整前的( )
A. B. C.2倍 D.4倍
1.1 理解文本中的信息
[能力剖析]
通过审题发现,本题主要考查平抛运动和动能,解决本题的关键就是根据题干中的文本信息得出这些信息中隐藏的关于平抛运动中运动参量的变量和不变量。
1.1 理解文本中的信息
[信息提取与转化]
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 隐含条件
1 配重小车被弹射器从甲板上水平弹出后,落到海面上 小车做平抛运动且竖直方向的位移不变 平抛运动的规律 h=gt2
x=v0t
2 调整弹射装置,使小车水平离开甲板时的动能变为调整前的4倍 平抛运动的初速度变为原来的2倍 动能的表达式和平抛运动的规律 Ek=
x=v0t
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 隐含条件
解决实际问题
[答案]C
1.1 理解文本中的信息
师语解惑
1.1 理解文本中的信息
典例2 (2025黑吉辽蒙卷,2)某同学冬季乘火车旅行,在寒冷的站台上从气密性良好的糖果瓶中取出糖果后拧紧瓶盖,将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后,与刚进入车厢时相比,瓶内气体( )
A.内能变小 B.压强变大
C.分子的数密度变大 D.每个分子动能都变大
[能力剖析]
通过审题发现,本题主要考查内能和查理定律,解决本题的关键就是根据题干中的文本信息得出这些信息中隐藏的热力学参量中的变量和不变量。
1.1 理解文本中的信息
[信息提取与转化]
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 隐含条件
1 从气密性良好的糖果瓶中取出糖果后拧紧瓶盖 糖果瓶封闭一定质量的气体,且气体的体积不变 ①查理定律
②分子的数密度 ①
②分子的数密度等于气体分子的个数与它们所占空间体积的比值
2 在寒冷的站台上;带入温暖的车厢内 瓶中封闭气体的温度升高 温度是分子热运动的平均动能的标志 温度升高,分子热运动的平均动能增大,内能增大
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 隐含条件
解决实际问题
[答案]B
1.1 理解文本中的信息
1.1.2 理解破解难题的临界条件
在一些物理问题中,找到某些临界状态常常是解决问题的突破口。这就需要认真阅读题目,充分提取题目中的文本信息,结合已有的知识,理解文本信息中包含的临界条件,从临界条件入手,打开解决问题的突破口。如在几何光学问题中,当光从光密介质进入光疏介质时,如果入射角大于临界角,就会发生全反射现象,这里的临界角就是典型的临界状态;再如在追及和相遇问题中,两物体间的最大距离、最小距离和两物体恰好不相撞等都是临界状态。在具体的题目中,当出现“恰好”“最小”等关键词时,寻找临界条件,找准临界状态,进而找到物理量之间的关系,问题往往就可以迎刃而解了。
1.1 理解文本中的信息
常见的关于临界条件的文本表述
文本表述 临界条件释义
物体自由地沿斜面匀速下滑 μ=tan α(α为斜面的倾角)
物体刚好没有发生相对滑动 摩擦力达到最大静摩擦力
两物体沿同一直线运动,距离最大或最小 两物体速度相同
两物体相对静止 两物体速度和加速度都相同
速度达到最大值 沿速度方向的加速度为零
物块刚好没有从木板上滑出 物块到达木板末端时二者速度相等
1.1 理解文本中的信息
文本表述 临界条件释义
在竖直面内做圆周运动,绳端物体刚好到达最高点 绳的拉力为零,物体的重力提供向心力
在竖直面内做圆周运动,杆端物体刚好到达最高点 杆对物体的支持力大小等于物体的重力大小
绳刚好伸直 绳处于伸直状态,但弹力刚好为零
两物体刚好不相碰 两物体距离为零时,速度刚好相等
带电粒子在匀强磁场中运动时恰好从边界穿出或恰好不从边界穿出 运动轨迹与边界相切
1.1 理解文本中的信息
文本表述 临界条件释义
带电粒子恰好不能飞出平行板电容器 水平位移等于极板长度
纯电阻电路中电源输出功率最大 电源内阻等于外电路总电阻
电磁感应动生电动势问题中,导体棒恰好匀速运动 此时导体棒所受合力为零,即安培力与其他外力平衡
光从介质射向空气,光刚好不射出 入射角等于全反射的临界角
1.1 理解文本中的信息
典型 例题
典例3 (2023湖北卷,14)如图为某游戏装置原理示意图。水平桌面上固定一半圆形竖直挡板,其半径为2R、内表面光滑,挡板的两端A、B在桌面边缘,B与半径为R的固定光滑圆弧轨道在同一竖直平面内,过C点的轨道半径与竖直方向的夹角为60°。小物块以某一水平初速度由A点切入挡板内侧,
从B点飞出桌面后,在C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧,并恰好能到达轨道的最高点D。小物块与桌面之间的动摩擦因数为,重力加速度大小为g,忽略空气阻力,小物块可视为质点。
1.1 理解文本中的信息
(1)求小物块到达D点时的速度大小。
(2)求B和D两点的高度差。
(3)求小物块在A点的初速度大小。
1.1 理解文本中的信息
[信息提取与转化]
序号 提取有效信息 关联必
备知识 建立物
理关系
文本表述 临界条件
1 恰好能到达轨道的最高点D 小物块运动到最高点D时轨道对小物块的弹力为零 圆周运动向心力公式 mg=m
2 从B点飞出桌面后,在C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧 小物块在C点速度方向恰好沿C点圆弧轨道的切线方向 速度的合成与分解 cos 60°=
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 临界条件
解决实际问题 (1)
(2)
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 临界条件
解决实际问题 (3)
1.1 理解文本中的信息
[解题过程]
(1)由题知,小物块恰好能到达轨道的最高点D,则在D点有m=mg
解得vD=。
(2)由题知,小物块从C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧,则在C点有
cos 60°=
小物块从C点到D点的过程中,根据动能定理有
-mg(R+Rcos 60°)=
小物块从B点到D点的过程中,根据动能定理有mgHBD=
联立解得vB=,HBD = 0。
1.1 理解文本中的信息
(3)小物块从A点到B点的过程中,根据动能定理有
-μmgs=
s=π·2R
解得vA=。
[答案](1) (2)0 (3)
1.1 理解文本中的信息
典例4 (2025安徽卷,7)如图所示,在竖直平面内的xOy直角坐标系中,x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。在第二象限内,垂直于纸面且平行于x轴放置足够长的探测薄板MN,MN到x轴的距离为d,上、下表面均能接收粒子。位于原点O的粒子源,沿xOy平面向x轴上方各个方向均匀发射相同的带正电粒子。已知粒子所带电荷量为q、质量为m、速度大小均为。不计粒子的重力、空气阻力及粒子间的相互作用,则( )
A.粒子在磁场中做圆周运动的半径为2d
B.薄板的上表面接收到粒子的区域长度为d
C.薄板的下表面接收到粒子的区域长度为d
D.薄板接收到的粒子在磁场中运动的最短时间为
1.1 理解文本中的信息
[信息提取与转化]
序号 提取有效信息 关联必
备知识 建立物
理关系
文本表述 隐含条件
1 薄板的上表面接收到粒子的区域长度 上表面接收到的粒子中离y轴最近点与最远点之间的距离 洛伦兹力 qvB=m
2 薄板的下表面接收到粒子的区域长度 下表面接收到的粒子中离y轴最近点与最远点之间的距离
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必
备知识 建立物
理关系
文本表述 隐含条件
3 薄板接收到的粒子在磁场中运动的最短时间 该粒子到达薄板时转过的圆心角最小,对应弦长最短 ①带电粒子在磁场中做圆周运动的周期
②转过圆弧对应的弦长最短时转过的圆心角最小,运动时间最短 T=,t=T
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 隐含条件
解决实际问题
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 隐含条件
解决实际问题
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 隐含条件
解决实际问题
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 隐含条件
解决实际问题
[答案]C
1.1 理解文本中的信息
1.1.3 理解概念规律的核心本质
理解能力的核心是理解已经学过的基本概念和规律,在具体的问题中,需要联系题目所提供的信息,建立题目信息与已有概念和规律之间的联系,进而利用概念和规律解决问题。每个物理问题的解决都离不开理解能力,其原因就在于,每个物理问题的解决都离不开基本概念和规律。对概念和规律的理解应深入其本质。如原子物理中的半衰期,其含义是放射性元素衰变一半所用的时间,但这并不是说经历两个半衰期放射性元素就衰变完了,而是一个半衰期后,剩下未衰变的原子核又会有一半在下个半衰期发生衰变。
1.1 理解文本中的信息
高中物理常见的容易理解错误的概念和规律(但不仅限于以下情况)
概念或规律 正确理解
比值定义法定义的物理量:速度、加速度、电场强度、电势、电容、磁感应强度等 这些物理量的大小均由其自身的性质、状态等因素来决定,而与用来定义它们的物理量没有必然的大小关系。如电容器的电容与电荷量Q和其两端的电压U并无必然大小关系,而是由电容器本身的构造决定的
1.1 理解文本中的信息
概念或规律 正确理解
牛顿第二定律 牛顿第二定律不仅反映了加速度与力的大小关系,还表明加速度的方向总与物体所受力的方向相同,依据加速度的方向就可以确定物体所受力的方向,进而对物体所受的力进行合成与分解的运算,这常常成为解决问题的突破口
动能定理 动能定理反映的是物体所受合力对物体做的功与物体动能改变量的关系,即物体动能的改变量对应的是合力对物体做的功,而不是某一个或某几个力做的功,反过来,物体所受合力做的功影响的是物体动能的改变
1.1 理解文本中的信息
概念或规律 正确理解
动量定理 动量定理的公式是一个矢量表达式,物体所受力的冲量的和是矢量和,同样物体动量的改变量是矢量差
磁通量Φ=BS S有两层含义:一是垂直于磁感应强度方向的面积;二是包含磁场的那部分面积,没有磁场穿过的面积是无效的。磁通量是空间某区域的磁通量,与线圈及其匝数无关
理想变压器 理想变压器有两个核心关系,一个是由法拉第电磁感应定律得出的输入电压与输出电压的关系;一个是输入功率等于输出功率。“电流关系”是由这两者推导出来的,并不具有普适性
1.1 理解文本中的信息
概念或规律 正确理解
楞次定律 楞次定律中的“阻碍”,阻碍的是“引起感应电流的磁通量的变化”,归根结底阻碍的是变化。当原磁场磁通量增大引起感应电流时,感应电流的磁场与原磁场方向相反,阻碍增大;当原磁场磁通量减小引起感应电流时,感应电流的磁场与原磁场方向相同,阻碍减小
1.1 理解文本中的信息
概念或规律 正确理解
左手定则
右手定则 左手定则判断的是安培力的方向,安培力是通电导体在磁场中受到的力,是因为先有了电流而受到的力的作用;右手定则判断的是感应电流的方向,导体棒在磁场中切割磁感线运动时会产生感应电流,因为导体棒的运动而有了电流。右手定则拇指指向的是导体棒运动的方向,与受力无关;而左手定则拇指指向的是导体棒所受安培力的方向
1.1 理解文本中的信息
典型 例题
典例5 (2024黑吉辽卷,3)利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”。如图,在研磨过程中,砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时( )
A.砚台对墨条的摩擦力方向水平向左
B.桌面对砚台的摩擦力方向水平向左
C.桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力
D.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力
1.1 理解文本中的信息
[信息提取与转化]
序号 提取有效信息 关联必
备知识
文本表述 核心概念或规律
1 摩擦力方向 静摩擦力的方向与物体间相对运动趋势的方向相反;
滑动摩擦力的方向与物体间相对运动的方向相反 ①摩擦力
②共点力的平衡
③牛顿第三定律
2 一对平衡力 一对平衡力作用在同一个物体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识
文本表述 核心概念或规律
解决实际问题 A 墨条相对于砚台向左运动,砚台对墨条的摩擦力方向水平向右, A项错误
B 砚台相对于墨条向右运动,墨条对砚台的摩擦力方向水平向左,砚台相对于桌面有向左运动的趋势,故桌面对砚台的静摩擦力方向水平向右,B项错误
C 桌面对砚台的摩擦力水平向右,墨条对砚台的摩擦力水平向左,二力等大反向,且都作用于砚台,为一对平衡力,C项正确
D 砚台在竖直方向上受重力、桌面的支持力和墨条对砚台的压力,三力作用下处于平衡状态,D项错误
[答案]C
1.1 理解文本中的信息
师语解惑
1.1 理解文本中的信息
1.1.4 理解突破难点的关键信息
任何一个问题的解决都需要一个突破口,或者关键点,物理试题也不例外。每个题目都有“题眼”,即解题的关键所在。只要从题目给出的信息中找出关键信息,并以此为起点打开试题的突破口,进而层层深入,问题便能迎刃而解。可以说,找到“题眼”并充分理解“题眼”的内涵是解决问题的关键。
1.1 理解文本中的信息
高中物理常见问题的突破口包含但不限于以下情况:
常见问题 解决问题的突破口
圆周运动 找到向心力的来源
匀变速曲线运动 利用“运动的合成与分解”将复杂的曲线运动分解为简单的直线运动
关联速度问题 沿绳、杆或垂直于接触面方向的分速度相同
万有引力定律 两大思路:①星球表面物体所受万有引力近似等于重力;②天体做圆周运动的向心力由其所受其他天体的万有引力提供
简谐波 质点振动方向与波的传播方向的关系
动力学问题 明确是已知受力求解运动的问题还是已知运动求解受力的问题
1.1 理解文本中的信息
常见问题 解决问题的突破口
电容器的动态分析 电容的定义式和平行板电容器电容的决定式
楞次定律 理解“阻碍”二字
带电粒子在磁场中的圆周运动 找圆心,求半径,画轨迹
匀强电场与重力场的复合场问题 将电场和重力场等效为一个恒力场
电磁感应综合问题 明确谁充当电源(动生电动势还是感生电动势)
气体实验定律和理想气体状态方程 明确是等温、等压、等容过程,还是三个状态参量都发生变化
霍尔元件 明确载流子的正负,载流子的正负决定了霍尔电压的正负
1.1 理解文本中的信息
典型 例题
典例6 (多选)(2024黑吉辽卷,9)如图,两条“ ”形的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,间距为L,左、右两导轨面与水平面夹角均为30°,均处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小分别为2B和B。将有一定阻值的导体棒ab、cd放置在导轨上,同时由静止释放,两棒在下滑过程中始终与导轨垂直并接触良好。ab、cd的质量分别为2m和m,长度均为L。导轨足够长且电阻不计,重力加速度为g,两棒在下滑过程中( )
A.回路中的电流方向为abcda
B.ab中电流趋于
C.ab与cd加速度大小之比始终为2∶1
D.两棒产生的电动势始终相等
1.1 理解文本中的信息
[信息提取与转化]
序号 提取有效信息 关联必
备知识 建立物
理关系
文本表述 隐含条件
1 将有一定阻值的导体棒ab、cd放置在导轨上,同时由静止释放 两导体棒中均产生动生电动势,闭合回路中两电源串联 ①法拉第电磁感应定律
②右手定则
③电源的串并联 Eab=2BLv1cos 30°
Ecd=BLv2cos 30°
E=Eab+Ecd
2 ab中电流趋于 最终收尾状态为平衡状态 共点力的平衡条件 F安cos 30°
=2mgsin 30°
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 隐含条件
解决实际问题
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 隐含条件
解决实际问题
[答案]AB
1.1 理解文本中的信息
师语解惑
1.1 理解文本中的信息
1.1.5 理解规律成立的条件信息
理解能力主要考查对概念和规律的理解,理解规律成立的条件是对规律理解的基本前提。规律不能无节制地滥用,而应根据规律成立的条件有选择地使用。典型的如动量守恒定律、机械能守恒定律,只有满足动量守恒的条件、机械能守恒的条件,才能使用这两条定律。因此,在读题获取信息、准备用某条规律解决问题的时候,先要看一看题目设置的条件是否满足这条规律。
1.1 理解文本中的信息
高中物理常见的物理规律及其适用的条件包含但不限于下列情况:
物理规律 适用条件
匀变速直线运动的规律 匀变速直线运动(变加速直线运动不可用)
牛顿运动定律 质点在宏观世界低速运动(微观用量子理论,高速用相对论)
万有引力定律 两质点间的相互作用(均匀球体可视为位于球心的质点)
库仑定律 真空中静止的两个点电荷之间的相互作用(均匀带电球体可视为位于球心的点电荷)
1.1 理解文本中的信息
物理规律 适用条件
机械能守恒定律 只有系统内重力或弹力做功,只有系统内动能和势能的相互转化,而没有系统机械能与外界能量的转化
动量守恒定律 系统不受力或所受合外力为零;系统在某方向上不受力或所受合外力为零,则在这一方向上动量守恒
闭合电路欧姆定律 包含电源的闭合电路,电路中元件均为纯电阻
1.1 理解文本中的信息
典型 例题
典例7 (2024江苏卷,9)在水平面上有一个U形滑板A,A的上表面有一个静止的物体B,左侧用轻弹簧连接在滑板A的左侧,右侧用一根细绳连接在滑板A的右侧,开始时弹簧处于拉伸状态,各表面均光滑,剪断细绳后,则( )
A.弹簧恢复原长时物体动量最大
B.弹簧压缩最短时物体动能最大
C.系统动量变大
D.系统机械能变大
1.1 理解文本中的信息
[信息提取与转化]
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 条件信息
1 各表面均光滑 系统所受合外力为零 动量守恒定律 系统动量保持不变,始终为零,C项错误
2 只有系统内弹力做功 机械能守恒定律 系统机械能保持不变,弹性势能与动能相互转化,D项错误
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 条件信息
解决实际问题 A 弹簧恢复原长时,弹性势能全部转化为动能,此时A、B的动能之和最大,又系统动量守恒,A、B的速度同时增大,同时减小,故此时物体的速度最大,动量最大,A项正确
B 弹簧压缩最短时,A、B速度相同,因系统总动量为零,故A、B的速度均为零,物体的动能为零,B项错误
[答案]A
1.1 理解文本中的信息
1.1.6 区分容易混淆的概念信息
概念和规律是考查理解能力的核心内容,理解规律需要明确规律成立的条件,理解概念则需要准确区分容易混淆的概念,并理解相关概念之间存在的关系。中学物理容易混淆的概念有很多,如速度和速率、路程和位移、平均速度和平均速率、电场强度和电势、电势和电势能、感生电动势和动生电动势、交变电流的有效值和平均值等。区分容易混淆的概念的关键是理解每个概念的内涵和外延。
1.1 理解文本中的信息
高中物理容易混淆的概念包含但不限于下列情况:
易混淆概念 区分
1 位移 矢量,大小为起点到终点的距离,方向由起点指向终点
路程 标量,物体运动路线的长度
2 速度的变化量 速度为矢量,速度的变化量为末速度与初速度的矢量差
速率的变化量 速率为标量,速率的变化量为末速度与初速度的大小的差值
3 平均速度 矢量,位移与时间的比值,方向与位移的方向相同
平均速率 标量,路程与时间的比值,没有方向
1.1 理解文本中的信息
易混淆概念 区分
4 一对平衡力 作用在同一个物体上,可以是不同性质的力,作用效果抵消,合力为零
作用力与
反作用力 作用在两个物体上,一定是同种性质的力,作用效果不能抵消,同时产生,同时消失,同时变化,无法求合力
5 滑动摩擦力 与物体间的正压力成正比,比例系数为动摩擦因数
静摩擦力 介于零到最大静摩擦力之间,与物体的运动状态和所受其他力都有关系,常根据共点力平衡或牛顿运动定律求其大小
6 电势 电场自身的性质,与试探电荷无关
电势能 电荷在电场中所具有的能量,与电荷量和电场中该点的电势均有关
1.1 理解文本中的信息
易混淆概念 区分
7 电功 电流做功W电=UIt
电热 焦耳定律Q=I2Rt
8 交变电流
的有效值 有效值是根据电流的热效应定义的,涉及电功、电热、交流电表的示数均应使用交变电流的有效值
交变电流
的平均值 交变电流的平均值是指一段时间内通过电路中某截面平均电荷量的多少,平均值常用于求通过回路的电荷量
9 感生电动势 因为磁感应强度的变化而产生的电动势,感生电动势与感生电场有关
动生电动势 因导体棒切割磁感线而产生的电动势,动生电动势与洛伦兹力有关
1.1 理解文本中的信息
典型 例题
典例8 (多选)(2024广东卷,8)污水中的污泥絮体经处理后带负电,可利用电泳技术对其进行沉淀去污,基本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极,金属圆盘置于容器底部,金属棒插入污水中,形成如图所示的电场分布,其中实线为电场线,虚线为等势面,M点和N点在同一电场线上,M点和P点在同一等势面上。下列说法正确的有( )
A.M点的电势比N点的低
B.N点的电场强度比P点的大
C.污泥絮体从M点移到N点,电场力对其做正功
D.污泥絮体在N点的电势能比其在P点的大
1.1 理解文本中的信息
[信息提取与转化]
序号 提取有效信息(易混概念) 关联必备知识 建立物理关系
1 电势的高低由电场和电场中位置决定,与试探电荷无关 电势能由电势和试探电荷共同决定 ①沿电场线方向电势逐渐降低
②正电荷在电势高的地方的电势能较大,在电势低的地方的电势能较小;负电荷在电势高的地方的电势能较小,在电势低的地方的电势能较大 Ep=qφ
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息(易混概念) 关联必备知识 建立物理关系
解决实际问题 根据沿着电场线方向电势降低可知M点的电势比N点的低,污泥絮体带负电,根据Ep=qφ可知污泥絮体在M点的电势能比在N点的电势能大,污泥絮体从M点移到N点,电势能减小,电场力对其做正功,A、C项正确;
根据电场线的疏密程度可知N点的电场强度比P点的小,B项错误;
M点和P点在同一等势面上,则污泥絮体在M点的电势能与在P点的电势能相等,结合A、C选项分析可知污泥絮体在P点的电势能比其在N点的大,D项错误
[答案]AC
1.1 理解文本中的信息
师语解惑
1.1 理解文本中的信息
题号 选题理由
1 研究卫星未发射和稳定运行时的两状态,设问角度巧妙
2 以不等量的双点电荷电场为情境,考查对判定静电力做功正负这一难点中关键信息的理解
3 带电粒子在异形磁场中运动轨迹的临界问题,考查学生对临界条件的理解
4 以变压器电路为情境,考查正弦式交变电流的瞬时值、峰值和有效值等易混淆的物理量的应用
5 考查对“导热良好的汽缸”“差压阀”等关键信息的理解
6 板块模型和平抛运动相结合
1.1 理解文本中的信息
1.(多选)(2024天津卷,7)卫星未发射时静置在赤道上随地球转动,地球半径为R。卫星发射后在地球同步轨道上做匀速圆周运动,轨道半径为r。则卫星未发射时和在轨道上运行时( AC )
A.角速度大小之比为1∶1
B.线速度大小之比为
C.向心加速度大小之比为R∶r
D.受到地球的万有引力大小之比为R2∶r2
1.1 理解文本中的信息
【信息提取与转化】
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 核心概念和规律
1 卫星未发射时静置在赤道上随地球转动 未发射的卫星因受到支持力作用而不满足只有万有引力提供向心力,则卫星各参量与半径的关系的规律都不再适用,卫星角速度与地球自转角速度相等 ①线速度公式
②向心加速度公式
③万有引力定律 v=rω
an=rω2
F=G
2 卫星发射后在地球同步轨道上做匀速圆周运动 卫星角速度与地球自转角速度相等
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 核心概念和规律
解决实际问题
1.1 理解文本中的信息
2.(2024广西卷,7)如图所示,将不计重力、电荷量为q、带负电的小圆环套在半径为R的光滑绝缘半圆弧上,半圆弧直径两端的M点和N点分别固定电荷量为27Q和64Q的负点电荷。将小圆环从靠近N点处静止释放,小圆环先后经过图上P1点和P2点,已知sin θ=,则小圆环从P1点运动到P2点的过程中
( A )
A.静电力做正功
B.静电力做负功
C.静电力先做正功再做负功
D.静电力先做负功再做正功
1.1 理解文本中的信息
【信息提取与转化】
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 关键信息
1 半圆弧直径两端的M点和N点分别固定电荷量为27Q和64Q的负点电荷 在曲线运动中判定力做功正负的关键是确定力的方向与速度方向夹角的大小 功的定义式 W=Flcos θ
已知sin θ=
小圆环从P1点运动到P2点的过程中
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 关键信息
解决实际问题
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 关键信息
解决实际问题
1.1 理解文本中的信息
3.(多选)(2025重庆重点学校调研)如图所示,ABCD是边长为l的正方形,是以A点为圆心的圆弧。在BC、CD与之间(含边界)充满垂直于正方形所在平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在A点有一粒子源,可向正方形内各个方向均匀发射速度大小相等、质量为m、电荷量为+q(q>0)的带电粒子。已知沿AC方向发射的粒子恰好不从BC边射出磁场,不计粒子重力以及粒子间的碰撞和相互作用,则下列说法正确的是( AD )
A.沿AC方向发射的粒子速度大小为
B.沿AC方向发射的粒子速度大小为
C.若增大粒子的发射速度,则能返回到A点的粒子在磁场中运动的时间不变
D.若增大粒子的发射速度,则能返回到A点的粒子在磁场中运动的时间变长
1.1 理解文本中的信息
【信息提取与转化】
序号 提取有效信息 关联必
备知识 建立物理关系
文本表述 临界条件
1 沿AC方向发射的粒子恰好不从BC边射出磁场 轨迹与BC边相切 几何关系
r+rcos 45°+lcos 45°=l
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 临界条件
解决实际问题
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 临界条件
解决实际问题
1.1 理解文本中的信息
4.(2025安徽卷,8)某理想变压器的实验电路如图所示,原、副线圈总匝数之比n1∶n2=1∶3,○A为理想交流电流表。初始时,输入端a、b间接入电压u=12sin(100πt) V的正弦式交变电流,变压器的滑动触头P位于副线圈的正中间,电阻箱R的阻值调为6 Ω。要使电流表的示数变为2.0 A,下列操作正确的是( B )
A.电阻箱R的阻值调为18 Ω
B.副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的
C.输入端电压调为u=12sin(50πt) V
D.输入端电压调为u=6sin(100πt) V
1.1 理解文本中的信息
【信息提取与转化】
序号 提取有效信息(易混概念) 关联必备知识 建立物理关系
1 交流电流表示数为有效值,为2.0 A 接入电压为瞬时值,为u=12sin(100πt) V ①交流电表的示数为有效值;②正弦式交变电流瞬时值的表达式;③正弦式交变电流有效值与峰值的关系;④欧姆定律 ①u=Umsin ωt
②U=
③I=
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息(易混概念) 关联必备知识 建立物理关系
解决实际问题 A
输入电压峰值为Um=12 V,则输入电压有效值为U1==12 V,滑动触头在副线圈正中间,根据理想变压器规律可知,输出电压U2=U1=18 V,若将电阻箱阻值调为18 Ω,根据欧姆定律可知电流I==1 A,A项错误
B 若将副线圈匝数调为总匝数的,则输出电压U2'=U1=12 V,则副线圈电流变为I2'==2 A,B项正确
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息(易混概念) 关联必备知识 建立物理关系
解决实际问题 C 输入端电压调为u=12sin(50πt) V时,其有效值不变,不会导致电流表示数变化,仍然为I==3.0 A,C项错误
D 将输入电压峰值减小一半,则输入电压有效值变为U1″==6 V,输出电压U2″=U1″=9 V,副线圈电流变为I2″==1.5 A,D项错误
1.1 理解文本中的信息
5.(2024广东卷,13)差压阀可控制气体进行单向流动,广泛应用于减震系统。如图所示,A、B两个导热良好的汽缸通过差压阀连接,A内轻质活塞的上方与大气连通,B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开,A内气体缓慢进入B中;当该差值小于或等于Δp时差压阀关闭。当环境温度T1=300 K时,A内气体体积VA1=4.0×10-2 m3,B内气体压强pB1等于大气压强p0。已知轻质活塞的横截面积S=0.10 m2,Δp=0.11p0, p0=1.0×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2,A、B内的气体可视为理想气体,忽略轻质活塞与汽缸间的摩擦,差压阀与连接管道内的气体体积不计。当环境温度降低到T2=270 K时:
1.1 理解文本中的信息
(1)求B内气体压强pB2;
(2)求A内气体体积VA2;
(3)在轻质活塞上缓慢倒入铁砂,若B内气体压强回到p0并保持不变,求已倒入铁砂的质量m。
【答案】 (1)9.0×104 Pa (2)3.6×10-2 m3 (3)110 kg
1.1 理解文本中的信息
【信息提取与转化】
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 隐含条件
1 B内气体体积不变 B内气体做等容变化 查理定律
2 A、B两个导热良好的汽缸 A、B两个汽缸内气体的温度始终与环境温度相同
3 A内轻质活塞的上方与大气连通 A内气体的压强等于大气压强p0 盖-吕萨克定律
4 若B内气体压强回到p0 说明A内气体进入了B内,可知A内与B内气体压强差达到了Δp=0.11p0 当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开 pA'-pB'=Δp
=0.11p0
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 隐含条件
解决实际问题 (1)
(2)
1.1 理解文本中的信息
序号 提取有效信息 关联必备知识 建立物理关系
文本表述 隐含条件
解决实际问题 (3)
1.1 理解文本中的信息
【解题过程】(1)设差压阀要打开时的温度为T,A、B两个汽缸导热良好,B内气体做等容变化,初态pB1=p0,T1=300 K,末态pB=p0-Δp,根据查理定律得,解得T=267 K,说明降低到T2时,差压阀没有打开,即末态T2=270 K,根据查理定律得,代入数据可得pB2=9.0×104 Pa。
(2)A内气体做等压变化,压强保持不变,初态VA1=4.0×10-2 m3,T1=300 K
末态T2=270 K
根据盖-吕萨克定律得
代入数据可得VA2=3.6×10-2 m3。
1.1 理解文本中的信息
(3)恰好稳定时,根据平衡条件有pAS=p0S+mg
B内气体压强pB'=p0
此时差压阀恰好关闭,所以有pA'-pB'=Δp
代入数据联立解得m=110 kg。
1.1 理解文本中的信息
6.(2024全国新课标卷,25)如图所示,一长度l=1.0 m的均匀薄板初始时静止在一光滑平台上,薄板的右端与平台的边缘O对齐。薄板上的一小物块从薄板的左端以某一初速度向右滑动,当薄板运动的距离Δl=时,小物块从薄板右端水平飞出;当小物块落到地面时,薄板中心恰好运动到O点。已知小物块与薄板的质量相等,它们之间的动摩擦因数μ=0.3,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)小物块初速度大小及其在薄板上运动的时间;
(2)平台距地面的高度。
【答案】 (1)4 m/s s (2) m
1.1 理解文本中的信息
【信息提取与转化】
序号 提取有效信息 关联必
备知识 建立物
理关系
文本表述 条件信息
1 薄板上的一小物块从薄板的左端以某一初速度向右滑动 小物块与薄板发生相对滑动,薄板做加速运动,小物块做减速运动 ①运动学公式
②平抛运动 ①Δl=at2
②l+Δl
=v0t-at2
③h=
2 当薄板运动的距离Δl=时,小物块从薄板右端水平飞出 可以判断出薄板和物块位移间的关系,并确定小物块离开薄板后做平抛运动
3 当小物块落到地面时,薄板中心恰好运动到O点 可根据两者的等时性求出小物块做平抛运动的时间
1.1 理解文本中的信息
【推理论证】
1.1 理解文本中的信息
【解题过程】(1)小物块与薄板相对滑动过程中,小物块做匀减速直线运动,薄板做匀加速直线运动,因平台是光滑的,且两者质量相等,所以两者的加速度大小相等,设两者的加速度大小均为a,由牛顿第二定律有μmg=ma
解得a=3 m/s2
设小物块初速度大小为v0,其在薄板上运动的时间为t
对薄板有Δl=at2
解得t= s
对小物块有l+Δl=v0t-at2
解得v0=4 m/s。
1.1 理解文本中的信息
(2)小物块从薄板右端水平飞出时薄板的速度大小为v1=at
解得v1=1 m/s
此后薄板做匀速直线运动,其中心恰好运动到O点所需时间为t1=
解得t1= s
小物块飞出后做平抛运动,竖直方向为自由落体运动,可得平台距地面的高度为
h=
解得h= m。
1.1 理解文本中的信息
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