高中物理计算题的答题规范与解题技巧

高中物理计算题的答题规范与解题技巧计算题通常被称为“大题”，其原因是：此类试题一般文字叙述量较大，涉及多个物理过程，所给物理情境较复杂；涉及的物理模型较多且不明显，甚至很隐蔽；要运用较多的物理规律进行论证或计算才能求得结论；题目的赋分值也较重．从功能上讲，计算题能很全面地考查学生的能力，它不仅能很好地考查学生对物理概念、物理规律的理解能力和根据已知条件及物理事实对物理问题进行逻辑推理和论证的能力，而且还能更有效地考查学生的综合分析能力及应用数学方法处理物理问题的能力．因此计算题的难度较大，对学生的要求也比较高．要想解答好计算题，除了需要扎实的物理基础知识外，还需要掌握一些有效的解题方法．答题规范每年高考成绩出来，总有一些考生的得分与自己的估分之间存在着不小的差异，有的甚至相差甚远．造成这种情况的原因有很多，但主要原因是答题不规范．表述不准确、不完整，书写不规范、不清晰，卷面不整洁、不悦目，必然会造成该得的分得不到，不该失的分失掉了，致使所答试卷不能展示自己的最高水平．因此，要想提高得分率，取得好成绩，在复习过程中，除了要抓好基础知识的掌握、解题能力的训练外，还必须强调答题的规范，培养良好的答题习惯，形成规范的答题行为．对考生的书面表达能力的要求，在高考的《考试大纲》中已有明确的表述：在“理解能力”中有“理解所学自然科学知识的含义及其适用条件，能用适当的形式(如文字、公式、图或表)进行表达”；在“推理能力”中有“并能把推理过程正确地表达出来”，这些都是考纲对考生书面表达能力的要求．物理题的解答书写与答题格式，在高考试卷上还有明确的说明：解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出答案的不能得分；有数字计算的题目，答案中必须明确写出数值和单位．评分标准中也有这样的说明：只有最后答案而无演算过程的，不给分；解答中单纯列出与解答无关的文字公式，或虽列出公式，但文字符号与题目所给定的不同，不给分．事实上，规范答题体现了一个考生的物理学科的基本素养．然而，令广大教育工作者担忧的是，这些基本素养正在逐渐缺失．在大力倡导素质教育的今天，这一现象应引起我们足够的重视．本模块拟从考生答题的现状及成因，规范答题的细则要求，良好素养的培养途径等方面与大家进行探讨．一、必要的文字说明必要的文字说明的目的是说明物理过程和答题依据，有的同学不明确应该说什么，往往将物理解答过程变成了数学解答过程．答题时应该说些什么呢？我们应该从以下几个方面给予考虑：1．说明研究对象(个体或系统，尤其是要用整体法和隔离法相结合求解的题目，一定要注意研究对象的转移和转化问题)．2．画出受力分析图、电路图、光路图或运动过程的示意图．3．说明所设字母的物理意义．4．说明规定的正方向、零势点(面)．5．说明题目中的隐含条件、临界条件．6．说明所列方程的依据、名称及对应的物理过程或物理状态．7．说明所求结果的物理意义(有时需要讨论分析)．二、要有必要的方程式物理方程是表达的主体，如何写出，重点要注意以下几点．1．写出的方程式(这是评分依据)必须是最基本的，不能以变形的结果式代替方程式(这是相当多的考生所忽视的)．如带电粒子在磁场中运动时应有qvB＝mv2R，而不是其变形结果式R＝mvqB．2．要用字母表达方程，不要用掺有数字的方程，不要方程套方程．3．要用原始方程组联立求解，不要用连等式，不断地“续”进一些内容．4．方程式有多个的，应分式布列(分步得分)，不要合写一式，以免一错而致全错，对各方程式最好能编号．三、要有必要的演算过程及明确的结果1．演算时一般先进行文字运算，从列出的一系列方程推导出结果的计算式，最后代入数据并写出结果．这样既有利于减轻运算负担，又有利于一般规律的发现，同时也能改变每列一个方程就代入数值计算的不良习惯．2．数据的书写要用科学记数法．3．计算结果的有效数字的位数应根据题意确定，一般应与题目中开列的数据相近，取两位或三位即可．如有特殊要求，应按要求选定．4．计算结果是数据的要带单位，最好不要以无理数或分数作为计算结果(文字式的系数可以)，是字母符号的不用带单位．四、解题过程中运用数学的方式有讲究1．“代入数据”，解方程的具体过程可以不写出．2．所涉及的几何关系只需写出判断结果而不必证明．3．重要的中间结论的文字表达式要写出来．4．所求的方程若有多个解，都要写出来，然后通过讨论，该舍去的舍去．5．数字相乘时，数字之间不要用“·”，而应用“×”进行连接；相除时也不要用“÷”，而应用“/”．五、使用各种字母符号要规范1．字母符号要写清楚、规范，忌字迹潦草．阅卷时因为“v、r、ν”不分，大小写“M、m”或“L、l”不分，“G”的草体像“a”，希腊字母“ρ、μ、β、η”笔顺或形状不对而被扣分已屡见不鲜．2．尊重题目所给的符号，题目给了符号的一定不要再另立符号．如题目给出半径是r，你若写成R就算错．3．一个字母在一个题目中只能用来表示一个物理量，忌一字母多用；一个物理量在同一题中不能有多个符号，以免混淆．4．尊重习惯用法．如拉力用F，摩擦力用f表示，阅卷人一看便明白，如果用反了就会带来误解．5．角标要讲究．角标的位置应当在右下角，比字母本身小许多．角标的选用亦应讲究，如通过A点的速度用vA就比用v1好；通过某相同点的速度，按时间顺序第一次用v1、第二次用v2就很清楚，如果倒置，必然带来误解．6．物理量单位的符号源于人名的单位，由单个字母表示的应大写，如库仑C、亨利H；由两个字母组成的单位，一般前面的字母用大写，后面的字母用小写，如Hz、Wb．六、学科语言要规范，有学科特色1．学科术语要规范．如“定律”、“定理”、“公式”、“关系”、“定则”等词要用准确，阅卷时常可看到“牛顿运动定理”、“动能定律”、“四边形公式”、“油标卡尺”等错误说法．2．语言要富有学科特色．在有图示的坐标系中将电场的方向说成“西南方向”、“南偏西45°”、“向左下方”等均是不规范的，应说成“与x轴正方向的夹角为135°”或“如图所示”等．七、绘制图形、图象要清晰、准确1．必须用铅笔(便于修改)、圆规、直尺、三角板绘制，反对随心所欲徒手画．2．画出的示意图(受力分析图、电路图、光路图、运动过程图等)应大致能反映有关量的关系，图文要对应．3．画函数图象时，要画好坐标原点和坐标轴上的箭头，标好物理量的符号、单位及坐标轴上的数据．4．图形、图线应清晰、准确，线段的虚实要分明，有区别．●例1(28分)太阳现正处于序星演化阶段．它主要是由电子和11H、42He等原子核组成．维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e＋411H→42He＋释放的核能，这些核能最后转化为辐射能．根据目前关于恒星演化的理论，若由于核变反应而使太阳中的11H核数目从现有的减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段．为了简化，假定目前太阳全部由电子和11H核组成．(1)为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M．已知地球的半径R＝6.4×106m，地球的质量m＝6.0×1024kg，日地中心的距离r＝1.5×1011m，地球表面处重力加速度g＝10m/s2，1年约为3.2×107s．试估算目前太阳的质量M．(2)已知质子的质量mp＝1.6726×10－27kg，42He核的质量mα＝6.6458×10－27kg，电子的质量me＝0.9×10－30kg，光速c＝3×108m/s．求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能．(3)又已知地球上与太阳光垂直的每平方米的截面上，每秒通过的太阳辐射能w＝1.35×103W/m2．试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命．(估算结果保留一位有效数字)[2001年高考·全国理综卷Ⅰ]【解析】(1)(第一记分段：估算太阳的质量14分)设地球的公转周期为T，则有：GmMr2＝m(2πT)2r(3分)g＝GmR2(等效式为：m′g＝Gmm′R2)(3分)联立解得：M＝m(2πT)2·r3gR2(4分)代入数值得：M＝2×1030kg．(4分)(卷面上暴露出来的易犯错误的一些问题：①不用题中给的物理量符号，自己另用一套符号，r、R、m、M错用，丢掉14分；②对题中给出的地球的质量m和地球表面处的重力加速度g视而不见，把G的数值代入计算太阳的质量，丢掉11分；③太阳的质量M的计算结果的有效数字不对，丢掉4分．)(2)(第二记分段：核聚变反应所释放的核能7分)ΔE＝(4mp＋2me－mα)c2(4分)代入数值得：ΔE＝4×10－12J．(3分)(卷面上暴露出来的易犯错误的一些问题：①数字运算能力低，能导出ΔE＝(4mp＋2me－mα)c2，却算不出ΔE＝4×10－12J，丢掉3分；②ΔE的计算结果的有效数字不对，丢掉3分；③ΔE的计算结果的单位不对，丢掉1分．)(3)(第三记分段：估算太阳继续保持在主序星阶段的时间7分)核聚变反应的次数N＝M4mp×10%(2分)太阳共辐射的能量E＝N·ΔE太阳每秒辐射的总能量ε＝4πr2·w(2分)太阳继续保持在主序星阶段的时间t＝Eε(2分)由以上各式得：t＝0.1M(4mp＋2me－mα)c24mp×4πr2w代入数值得：t＝1×1010年．(1分)(卷面上暴露出来的易犯错误的一些问题：因不熟悉天体辐射知识，大多数考生解答不出来．)[答案](1)2×1030kg(2)4×10－12J(3)1×1010年●例2(18分)图10－1中滑块和小球的质量均为m，滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动，小球与滑块上的悬点O由一不可伸长的轻绳相连，轻绳长为l．开始时，轻绳处于水平拉直状态，小球和滑块均静止．现将小球由静止释放，当小球到达最低点时，滑块刚好被一表面涂有黏性物质的固定挡板粘住，在极短的时间内速度减为零，小球继续向左摆动，当轻绳与竖直方向的夹角θ＝60°时小球达到最高点．求：图10－1(1)从滑块与挡板接触到速度刚好变为零的过程中，挡板阻力对滑块的冲量．(2)小球从释放到第一次到达最低点的过程中，绳的拉力对小球做功的大小．[2008年高考·全国理综卷Ⅰ]【解析】(1)(第一问给分点：12分)解法一设小球摆至最低点时，滑块和小球的速度大小分别为v1、v2，对于滑块和小球组成的系统，由机械能守恒定律得：12mv12＋12mv22＝mgl(3分)同理，滑块被粘住后，对于小球向左摆动的过程，有：12mv22＝mgl(1－cos60°)(3分)解得：v1＝v2＝gl(2分)对于滑块与挡板接触的过程，由动量定理得：I＝0－mv1可知挡板对滑块的冲量I＝－mgl，负号表示方向向左．(4分，其中方向占1分)解法二设小球摆至最低点时，滑块和小球的速度大小分别为v1、v2，由动量守恒定律得：mv1－mv2＝0(3分)对于小球向左摆动的过程，由机械能守恒定律得：12mv22＝mgl(1－cos60°)(3分)可解得：v1＝v2＝gl(2分)对于滑块与挡板接触的过程，由动量定理有：I＝0－mv1可解得挡板对滑块的冲量为：I＝－mgl，负号表示方向向左．(4分，其中方向占1分)解法三设小球摆至最低点时，滑块和小球的速度大小分别为v1、v2，由机械能守恒定律得：12mv12＋12mv22＝mgl(3分)又由动量守恒定律得：mv1＋m(－v2)＝0(3分)可解得：v1＝v2＝gl(2分)对于滑块与挡板接触的过程，由动量定理得：I＝0－mv1可解得挡板对滑块的冲量为：I＝－mgl，负号表示方向向左．(4分，其中方向占1分)解法四由全过程的能量转换和守恒关系可得(滑块在碰撞时损失的能量等于系统机械能的减少，等于滑块碰前的动能)：ΔE＝mgl－mgl(1－cos60°)＝12mv2(6分)可解得滑块碰前的速度为：v＝gl(2分)对于滑块与挡板接触的过程，由动量定理得：I＝0－mv可解得挡板对滑块的冲量为：I＝－mgl，负号表示方向向左．(4分，其中方向占1分)解法五由全过程的能量转换和守恒关系可得(滑块在碰撞时损失的能量等于系统机械能的减少，等于滑块碰前的动能)：ΔE＝mglcos60°＝12mv2(6分)可解得滑块碰前的速度为：v＝gl(2分)对于滑块与