物理問題中信息處理的技巧

1、考點(diǎn)9 物理問題中信息處理的技巧命題趨勢(shì)理科綜合能力測(cè)試的考試說明中，明確把“獲取知識(shí)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(shí)，要求在理解這些知識(shí)的根底上用科學(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(shí)際問題的情景，而用到的知識(shí)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(gè)問題，只對(duì)局部環(huán)節(jié)進(jìn)行考查。如只考查提出問題的能力、觀察比擬的能力、分析得出結(jié)論的能力。預(yù)計(jì)以后的幾年中，信息題仍會(huì)是熱點(diǎn)和亮點(diǎn)。局部環(huán)節(jié)的考查一般會(huì)以選擇題和填空題的形式出現(xiàn)，而前兩類那么會(huì)以計(jì)算、論證題的形式出現(xiàn)，甚至作為整卷的壓軸題。知識(shí)概要近幾年來

2、，獲取并處理信息的能力已經(jīng)成了高考考查的熱點(diǎn)， 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(shí)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；圖表信息那么更為隱蔽。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(diǎn)：1、對(duì)信息，特別是文字信息要重在理解。理解是最根底的一環(huán)，理解了其中的新術(shù)語、新概念，實(shí)際上也就是接受了信息，有了進(jìn)一步處理的根底。2、要善于抓住問題的關(guān)鍵，找到思維的鏈接點(diǎn)，并由此展開思維，確定思路，就能提起一

3、條關(guān)系鏈，而游離于這條關(guān)系鏈之外的一些信息那么是無用的干擾信息。3、要在比擬中認(rèn)識(shí)事物，通過比擬找出異中之同，或同中之異?！氨葦M常常是發(fā)現(xiàn)隱蔽信息的有效方法。4、要有堅(jiān)實(shí)的物理知識(shí)和技能作根底。高考中接觸的信息，除了要求考生理解外，還要求將他“與已學(xué)過的知識(shí)結(jié)合、重組、轉(zhuǎn)移、遷移，“并能與已學(xué)過的知識(shí)結(jié)合起來解決問題。如圖1所示的一道題，要求判斷那一對(duì)線是220V線圈的兩個(gè)頭，那一對(duì)是6V的。面對(duì)同一幅圖，根底不扎實(shí)的同學(xué)的注意點(diǎn)隨意性很大，有的關(guān)注線包兩側(cè)略微的不對(duì)稱性，有的關(guān)注引線離鐵心的距離，甚至在標(biāo)注字母的順序上猜想。根底扎實(shí)的同學(xué)在觀察前就會(huì)想到6V線圈電流大，導(dǎo)線應(yīng)該粗些；這時(shí)他去

4、看照片，關(guān)注的自然就是導(dǎo)線的粗細(xì)。點(diǎn)撥解疑【例題1】 柯受良駕駛汽車飛越黃河，汽車從最高點(diǎn)開始到著地為止這一過程的運(yùn)動(dòng)可以看作平拋運(yùn)動(dòng)。記者從側(cè)面用照相機(jī)通過屢次曝光，拍攝到汽車在經(jīng)過最高點(diǎn)以后的三副運(yùn)動(dòng)照片如圖2所示，相鄰兩次曝光時(shí)間間隔相等，均為t，汽車的長度為l，那么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(diǎn)撥解疑】 首先應(yīng)動(dòng)態(tài)的看照片，每幅照片中三個(gè)汽車的像是同一輛汽車在不同時(shí)刻的像，根據(jù)題目的描述，應(yīng)是由高到低依次出

5、現(xiàn)的，而且相鄰兩像對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔是相等的，均為的t。題目中“汽車的長度為l這一條件至關(guān)重要，我們量出汽車在照片中的長度，就能得到照片與實(shí)際場(chǎng)景的比例，這樣照片中各點(diǎn)間的真實(shí)距離都能算出。物理知識(shí)告訴我們，汽車在通過最高點(diǎn)后的運(yùn)動(dòng)，可抽象為質(zhì)點(diǎn)的平拋運(yùn)動(dòng)，因此水平方向?yàn)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)，豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)。關(guān)于水平速度，由于汽車在空中相鄰的兩個(gè)像對(duì)應(yīng)的真實(shí)距離能算出，這段運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的時(shí)間t，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?yàn)槠囋诳罩械南裰挥幸粋€(gè)，而緊接著的在地上的像不一定是剛著地時(shí)的像汽車剛著地時(shí)，可能是在兩次拍攝之間，因此在這個(gè)t內(nèi)，可能有一段時(shí)間做的已經(jīng)不是平

6、拋運(yùn)動(dòng)了，水平方向不是勻速的。所以用該照片無法計(jì)算出水平速度。關(guān)于最大高度，應(yīng)分析豎直方向，同時(shí)對(duì)不同照片進(jìn)行比擬。左邊一幅，沒拍到地面，肯定不能計(jì)算最大高度。右邊一幅，空中只有一個(gè)像，無法分析其自由落體運(yùn)動(dòng)。中間一幅，相鄰像的兩個(gè)真實(shí)距離均能知道，借用處理紙帶的方法，能算出中間那個(gè)像對(duì)應(yīng)的速度，進(jìn)而由自由落體運(yùn)動(dòng)的公式算出最高點(diǎn)這個(gè)位置的高度，再加上這個(gè)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、C。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(dòng)態(tài)、要關(guān)注照片比例、要先確定運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，以便在其指引下分析，多幅照片要進(jìn)行細(xì)致的比擬。【例題2】 發(fā)光晶體二極管

7、是電器上做指示燈用的一種電子元件。它的電路符號(hào)如圖3所示，正常使用時(shí)，帶“+號(hào)的一端接高電勢(shì)，帶“-的一端接低電勢(shì)。某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)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/mA00.40.91.52.33.24.35.46.89.31215192430371在圖4中的虛線框內(nèi)畫出該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖。實(shí)驗(yàn)用電壓表內(nèi)組RV約為10k，電流表內(nèi)阻RmA約為1002在圖5中的小方格紙上用描點(diǎn)法畫出U-I圖線。3假設(shè)發(fā)光二極管的最正確工作電壓為2.0V，而電源是由內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為1.

8、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(gè)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正確狀態(tài)？ 【點(diǎn)撥解疑】 1我們知道同時(shí)測(cè)定二極管上的電流和電壓時(shí)，有電流表的內(nèi)接法和外接法兩種接法。而用滑動(dòng)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(duì)這兩個(gè)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(gè)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100500之間。與比擬，屬于小電阻，應(yīng)采用電

9、流表外接法；又從表格中得到信息，實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓必須從0開始增大，因此滑動(dòng)變阻器必須接成分壓器的形式。所以實(shí)驗(yàn)電路如圖6所示。 2將表格提供的數(shù)據(jù)在方格紙上描點(diǎn)，可畫出U-I圖線如圖7中的曲線所示。3根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，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(duì)值就是需串電阻的數(shù)值。找出兩點(diǎn)即能畫出該線。因?yàn)閮蓷l曲線都是二極管必須遵守的，所以實(shí)際的工作點(diǎn)必定是它們的交點(diǎn)，按題意應(yīng)是UD=2V的點(diǎn)，這可以從已畫出的特性曲線上找到，即圖7中的P點(diǎn)。另一點(diǎn)是當(dāng)I=0時(shí)，UD=E=3V的點(diǎn)。由這兩點(diǎn)連成的直線即圖7中的MN。由其斜率得應(yīng)串的電阻為

10、R=83.3。點(diǎn)評(píng)：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(gè)圖象，就表示它的狀態(tài)必須同時(shí)在這兩條曲線上，交點(diǎn)就是它的實(shí)際狀態(tài)?！纠}3】 2001年高考上海卷11791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(qǐng)由此估算地球的半徑R。答案保存兩位有效數(shù)字2太陽與地球的距離為1.5×1011m，太陽以平行光束入射到地面。地球外表有2/3的面積被水面覆蓋，太陽在一年中輻射到地球外表水面局部的總能量W約為1.87×1024J。設(shè)水面對(duì)太陽輻射的平均反射率為7%

11、，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2.2×106J的能量，而后凝結(jié)成雨滴降落到地面。a估算整個(gè)地球外表的年平均降雨量以毫米表示，球面積為4R2。b太陽輻射到地球的能量中只有約50%到達(dá)地面，W只是其中一局部。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(qǐng)舉出兩個(gè)理由?！军c(diǎn)撥解疑】 1題的描述給了我們關(guān)于“米的定義的新知識(shí)。該題考查我們能否理解這一定義，并根據(jù)對(duì)它的理解解答問題。根據(jù)地理知識(shí)，經(jīng)過巴黎的子午線就是通過該處的經(jīng)線，其長度等于2R，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

12、應(yīng)該是米的1.00×107倍。因此有2R×1/4=1.00×107m解得 R=6.37×106m(2)(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(diǎn)。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，一局部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(gè)折扣以及W和水的汽化熱都是有用的信息。

13、其他如“太陽與地球的距離為1.5×1011m、“地球外表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W×0.93×0.65=2.2×10 6 m解得蒸發(fā)的水量 m=5.14×1017kg該水量要平均降到地球的外表，要計(jì)算地球的外表積，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(shí)際上是降到地面的水層的厚度，有m=4R2h得h=1.01×103mm整個(gè)地球外表年平均降雨量約為1.0×103mmb大氣層的吸收，大氣層的散射或反射，云層遮擋等。點(diǎn)評(píng)：面對(duì)大量信息，抓住關(guān)系鏈?zhǔn)呛Y選信息的有效方法。針對(duì)訓(xùn)練圖8

14、11999年上海卷為了測(cè)定某輛轎車在平直公路上起動(dòng)時(shí)的加速度轎車起動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)可近似看作勻加速運(yùn)動(dòng)，某人拍攝了一張?jiān)谕坏灼蠈掖纹毓獾恼掌?，如圖8所示。如果拍攝時(shí)每隔2曝光一次，轎車車身總長為4.5，那么這輛轎車的加速度約為1m/s22m/s23 m/s2圖 914 m/s2 2 用彎曲的導(dǎo)線環(huán)把一個(gè)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，那么在地磁場(chǎng)作用下，導(dǎo)線環(huán)及浮標(biāo)將怎樣運(yùn)動(dòng)？3湯姆生在測(cè)定陰極射線荷質(zhì)比時(shí)采用的方法是利用電場(chǎng)、磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)法，即測(cè)出陰極射線在勻強(qiáng)電場(chǎng)或勻強(qiáng)磁場(chǎng)中穿過

15、一定距離時(shí)的偏角如圖10A。設(shè)勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，陰極射線垂直電場(chǎng)射入、穿過水平距離L后的運(yùn)動(dòng)偏角為較小，tg；以勻強(qiáng)磁場(chǎng)B代替電場(chǎng)，測(cè)出經(jīng)過同樣長的一段弧長L的運(yùn)動(dòng)偏角為如圖10B，試以E、B、L、表示組成陰極射線粒子荷圖 10質(zhì)比q/m的關(guān)系式。圖 114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)4555%，火力發(fā)電效率為30、少污染等優(yōu)點(diǎn)。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0.82.5倍的速度噴射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B相當(dāng)于電源的兩個(gè)極，并與外電阻R相連，這時(shí)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(chǎng)的噴射速度是

16、v，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，AB間的距離為d。如圖11所示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(shí)輸出功率最大？并求最大輸出功率。圖 125實(shí)驗(yàn)證實(shí)：電子在穿過原子晶格時(shí)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(dòng)時(shí)，其物質(zhì)波的波長可表示為=h/mv，如果取電子質(zhì)量為m=0.9×10-30Kg，電子電荷量為e=1.6×10-19C，普朗克常數(shù)為h=6.6×10-34Js，求：動(dòng)能為2000eV的電子的動(dòng)量p 動(dòng)能為2000eV的電子的波

17、長答案均保存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(dòng)勢(shì)為E，不計(jì)內(nèi)阻，滑動(dòng)變阻器的總阻值為R，有效長度為L，系統(tǒng)靜止時(shí)滑動(dòng)觸頭位于滑動(dòng)變阻器正中，這時(shí)電壓表指針恰好在刻度盤正中。求：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。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？圖 14圖 13假設(shè)電壓表指針指在滿刻度的3/4位置，此時(shí)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(cè)電容的實(shí)驗(yàn)電路圖。其原理是測(cè)出電容器在充電電壓為U時(shí)所帶的電荷量Q，從而求出其電容C。該實(shí)驗(yàn)的操作步驟如下：按電路圖接好實(shí)驗(yàn)電路 接

18、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(shí)的電壓表讀數(shù)U0=6.2V和微安表讀數(shù)I0=490A 斷開電鍵S并同時(shí)開始計(jì)時(shí)，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(jì)的表格中 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(diǎn)圖14中用“×表示。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果和圖象，可以估算出當(dāng)電容器兩端電壓為U0時(shí)該電容器所帶的電荷量Q0約為_C，從而算出該電容器的電容約為_F。8微觀世界有一個(gè)重要的規(guī)律叫“不確定關(guān)系。能量的不確定關(guān)系是，E是粒子所處的能量狀態(tài)的不確定范圍；t是在此能量狀態(tài)下粒子存在的時(shí)間范圍；h是普朗克常量6.63×10-34JS。從此式可知，能量的不可確定值E一旦肯定，那么時(shí)間的不可確定性的范圍必定要大于某一值，即，反過來也一樣?，F(xiàn)在可以用能量的不確定關(guān)系來估算氫光譜每一根譜線的“寬度，即頻率范圍。根據(jù)玻爾理論，光譜是原子中電子從激發(fā)態(tài)回到較低能量狀態(tài)時(shí)發(fā)出的光子產(chǎn)生的。假設(shè)氫原子在某一激發(fā)態(tài)的“壽命t=10-9s,它回到基態(tài)時(shí)