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1、专题十五 怎样挖掘隐含条件概述高考物理试题对考生而言，突破的难点不仅在于某些综合命题中物理过程的复杂多变，更在于各类档次试题中物理条件的隐散难寻，常使考生深感“条件不足”而陷于“一筹莫展”的境地。隐含条件的挖掘能有效检验考生分析问题解决问题的能力，因此一直是高考命题的热点。教学目标：1通过专题复习，掌握挖掘隐含条件的常用方法和思维过程，提高学生分析问题、解决问题的能力。2培养认真审题、善于分析推敲关键词语，从物理模型、物理现象、物理过程、物理变化和临界状态中去寻找挖掘隐含条件的良好习惯。教学重点：通过专题复习，掌握挖掘隐含条件的常用方法和思维过程，提高学生分析问题、解决问题的能力。教学难点：培
2、养认真审题、善于分析推敲关键词语，从物理模型、物理现象、物理过程、物理变化和临界状态中去寻找挖掘隐含条件的良好习惯。教学方法：讲练结合，计算机辅助教学教学过程：一、知识概要如何迅速识破高考命题中的隐含条件，选择物理过程遵循的物理规律，简洁高效地完成解题，集中体现了考生的综合分析能力.在平常解题中养成通过审题仔细分析推敲关键词语，从物理模型、物理现象、物理过程、物理变化和临界状态中去寻找挖掘隐含条件的良好习惯.就命题中条件的隐含形式通常表现为以下几种方式：1.隐含在题给的物理现象中题设的条件中必然反映若干物理现象，这些现象本身就包含了解题所需的已知条件.深刻领会物理现象的含义、产生原因和条件是获
3、取已知条件的关键.例：“宇航员在运行的宇宙飞船中”示意宇航员处于失重状态，“通迅卫星”示意卫星运行角速度或周期与地球的相同，即同步，“导体处于平衡状态”示意物体是等势体，内部场强为零2.隐含在物理模型的理想化条件中在试题中常将理想化条件隐含在有关词语或题意中，需要运用理想模型去捕捉和挖掘.如质点和点电荷，都不计其形状和大小；轻质弹簧即不计其重；光滑表面即不计其摩擦；理想变压器即不计功率损耗等3.隐含在临界状态中：当物体由一种运动（或现象、性质）转变成另一种运动（或现象、性质）时，包含着量变到质变的过程，这个过程隐含着物体的临界状态及其临界条件，需通过分析、推理来挖掘4.隐含在题设附图中：许多物
4、理试题的部分条件常隐含于题设图形中及图形的几何性质中，需考生通过观察、分析予以挖掘和发现5.隐含于常识中：许多物理试题某些条件由于是人们的常识而没有在题中给出，造成所求量与条件之间一种比较隐蔽的关系，需考生据题意多角度分析，展开联想，深刻挖掘，根据一些常识，提取或假设适当的条件和数据，以弥补题中已知条件中的不足进而达到解题目的二、考题回顾1（01年上海）如图所示为高速公路上用超声测速仪测车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到信号间的时间差，测出被测物体速度，图中P1、P2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2被汽车反射回来的信号，设测速仪匀速扫描，P1，P
5、2之间的时间间隔t=1.0s，超声波在空气中传播的速度是340m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图可知汽车在接收P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是m，汽车的速度是_m/s.解析：本题首先要看懂图中标尺所记录的时间每一小格相当于多少：由于P1 P2 之间时间间隔为1.0s，标尺记录有30小格，故每小格为130s，其次应看出汽车两次接收（并反射）超声波的时间间隔：P1发出后经1230s接收到汽车反射的超声波，故在P1发出后经630s被车接收，发出P1后，经1s发射P2，可知汽车接到P1后，经t1=1-6/30=24/30s发出P2，而从发出P2到汽车接收到P2并反射所历时间为t2=4.5/
6、30s，故汽车两次接收到超声波的时间间隔为t=t1+t2=28.5/30s，求出汽车两次接收超声波的位置之间间隔：s=（6/30-4.5/30）v声（1.5/30）340=17m，故可算出v汽=s/t=17（28.5/30）=17.9m/s.2（99上海）天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度远离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度（称为退行速度）越大；也就是说，宇宙在膨胀，不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v=Hr，式中H为一恒量，称为哈勃常数，已由天文观测测定。为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个爆炸的大火球开始形成的，大爆炸后
7、各星体即以各自不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心。由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算式为T= 。根据近期观测，哈勃常数H=310-2m/s光年，由此估算宇宙的年龄约为 年。解析：本题涉及关于宇宙形成的大爆炸理论，是天体物理学研究的前沿内容，背景材料非常新颖，题中还给出了不少信息。题目描述的现象是：所有星体都在离我们而去，而且越远的速度越大。提供的一种理论是：宇宙是一个大火球爆炸形成的，爆炸后产生的星体向各个方向匀速运动。如何用该理论解释呈现的现象？可以想一想：各星体原来同在一处，现在为什么有的星体远，有的星体近？显然是由于速度大的走得远，速度小的走的近。所以距离远是
8、由于速度大，v=Hr只是表示v与r的数量关系，并非表示速度大是由于距离远。对任一星体，设速度为v，现在距我们为r，则该星体运动r这一过程的时间T即为所要求的宇宙年龄，T=r/v将题给条件v=Hr代入上式得宇宙年龄 T=1/H将哈勃常数H=310-2m/s光年代入上式，得T=1010年。点评：有不少考生遇到这类完全陌生的、很前沿的试题，对自己缺乏信心，认为这样的问题自己从来没见过，老师也从来没有讲过，不可能做出来，因而采取放弃的态度。其实只要静下心来，进入题目的情景中去，所用的物理知识却是非常简单的。这类题搞清其中的因果关系是解题的关键。3（2000年上海）两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同
9、一底片上多次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，如图所示连续两次曝光的时间间隔是相等的由图可知（ ）A在时刻t2以及时刻t5两木块速度相同B在时刻t3两木块速度相同C在时刻t3和时刻t4之间某瞬时两木块速度相同D在时刻t4和时刻t5之间某瞬时两木块速度相同命题意图：考查获取信息、处理加工信息的能力及挖掘隐含条件的能力。错解分析：考生思维缺乏深刻性，无法从图片信息中获取各时刻木块的位置关系，挖掘出隐含条件（上面木块做匀变速直线运动，而下面木块匀速运动），进而无法求解两木块对应各时刻速度从而完成对比判断。解题方法与技巧：设连续两次曝光的时间间隔为t，记录木块位置的直尺最小刻度间隔长为l，由图可以看出
10、下面木块间隔均为4l，木块匀速直线运动，速度v=.上面木块相邻的时间间隔时间内木块的间隔分别为2l、3l、4l、5l、6l、7l，相邻相等时间间隔t内的位移之差为l=l=恒量.所以上面木块做匀变速直线运动，它在某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度得t2、t3、t4、t5时刻的瞬时速度分别为：v2=;v3= v4= =;v5= =可见速度v=介于v3、v4之间，选项C正确。三、典题例析1条件隐含于物理概念中物理概念是解决问题的依据之一，有些题的部分条件隐含于相关概念的内涵中，于是，可从概念的内涵中挖掘隐含条件。【例题1】如图所示的交流电的电流随时间而变化的图象。此交流电的有效值是A5A B5
11、A C3.5A D3.5A解析：本题主要考查交流电有效值的概念。有效值的意义是：在一个周期内，交流电流i通过电阻R产生的热量Q与恒定电流I通过同一电阻R产生的热量相等。因此，该题的隐含条件是：i（变化）与I（恒定）的热效应相等。因为一周期内，Q=I12Rt1+I22Rt2， =I2R（t1+t2），其中，t1=t2=0.01s，I1=4A，I2=3A，所以，由Q= Q可解得I=5A，正确选项为B。2条件隐含于状态中一定的物理状态总是与一定的物理条件相对应的，一些题的题设条件就隐含在物体所处的物理状态中，如力、力矩平衡状态、热平衡状态、静电平衡状态等。所以，可从这些状态的特性中或状态存在满足的条
12、件中挖掘隐含条件。【例题2】（2003年江苏）当物体从高空下落时，空气阻力随速度的增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的稳态速度。已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v，且正比于球半径r，即阻力f=krv，k是比例系数。对于常温下的空气，比例系数k=3.410-4Ns/m2。已知水的密度kg/m3，重力加速度为m/s2。求半径r=0.10mm的球形雨滴在无风情况下的稳态速度。（结果保留两位有效数字）解析：雨滴下落时受两个力作用：重力，方向向下；空气阻力，方向向上。当雨滴达到稳态速度后，加速度为0，二力平衡，用m表示雨滴质量，有mg-krv=0，求得，v=1
13、.2m/s。点评：此题的关键就是雨滴达到“稳态速度”时，处于平衡状态。找到此条件，题目就可以迎刃而解了。3条件隐含于物理过程中物理状态的变化过程有简单、有复杂，有单一过程的延伸，又有不同物理过程的交叉。解题时，要冷静分析、判断各阶段的特点，找出它们之间的联系，挖掘过程进行中隐含的条件。【例题3】如图，在一匀强电场中的A点，有一点电荷，并用绝缘细线与O点相连，原来细线刚好被水平拉直，而没有伸长。先让点电荷从A点由静止开始运动，试求点电荷经O点正下方时的速率v。已知电荷的质量m=110-4kg，电量q = +1.010-7C，细线长度L=10cm，电场强度E=1.73104V/m，g=10m/s2
14、。 解析：许多同学见到此题不加思索地认为小球从A点开始作圆周运动，由动能定理列出方程，mgL+EqL=mv2/2 代入数据解得v=2.3m/s.实际上本题中Eq=mg，电场力与重力的合力的方向与水平方向的夹角为30，所以电荷从A点开始沿直线经O点正下方B点处，到达C点后，细线方开始被拉直，如图所示，电荷从A到B，做匀变速直线运动，而不是从一开始就作圆周运动，由动能定理列出方程，mgLsin30+EqL=mv2/2，解得v=2.1m/s.4条件隐含于物理模型中。物理模型的基本形式有“对象模型”和“过程模型”。“对象模型”是实际物体在某种条件下的近似与抽象，如质点、理想气体、理想电表等；“过程模型
15、”是理想化了的物理现象或过程，如匀速直线运动、自由落体运动、竖直上抛运动、平抛运动、匀速圆周运动、简谐运动等。有些题目所设物理模型是不清晰的，不宜直接处理，但只要抓住问题的主要因素，忽略次要因素，恰当的将复杂的对象或过程向隐含的理想化模型转化，就能使问题得以解决。【例题4】（1999年高考全国卷）一跳水运动员从离水面10m高的平台上向上跃起，举双臂直体离开台面，此时其重心位于从手到脚全长的中点，跃起后重心升高0.45m达到最高点，落水时身体竖直，手先入水（在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计）从离开跳台到手触水面，他可用于完成空中动作的时间是_s。（计算时，可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质点，g取10m/s2，结果保留二位数）解析：运动员的跳水过程是一个很复杂的过程，主要是竖直方向的上下运动，但也有水平方向的运动，更有运动员做的各种动作。构建运动模型，应抓主要因素。现在要讨论的是运动员在空中的运动时间，这个时间从根本上讲与运动员所作的各种动作以及水平运动无关，应由竖直运动决定，因此忽略运动员的动作，把运动员当成一个质点，同时忽略他的水平运动。当然，这两点题目都作了说明，所以一定程度上“建模”的要求已经有所降低，但我们应该理解这样处理的原因。这样，我们把问题提炼成
