「试题研究」中考物理综合应用题的特点
为了突出新课程理念,许多省市的中考物理试卷把原来的计算题更名为综合应用题,体现了中考物理试题在考查基础知识的同时,把考查学生综合应用物理知识分析问题、解决问题的能力放在重要的位置,体现了新课程中考物理试题向综合性、应用性和时代性方向发展的趋势。
综合应用题在突出综合性的同时强调应用性,注意联系学生的生活实际,关注社会热点,解决生产问题,注重学科知识的内在联系和整合,能够有效地考查学生收集信息和处理信息的能力、建立物理模型的能力、分析综合的能力、计算和表达的能力。另外,试题要求写出必要的解题过程,答卷上能够客观反映学生的思维过程,能够区分不同程度的学生,给分比较合理。
下面结合实例谈一谈综合应用题的特点。
一、 综合性
综合应用题首先具有综合性,注重学科知识的内在联系和整合,考查了学生综合应用所学物理知识分析解决实际问题的能力。由于初中学生的能力所限,综合性试题也只是物理概念和规律的简单应用和拼盘,情景中所显示的物理模型也非常明确。试题主要在力学、电学两大知识版块内进行综合,有时也会出现力、电、热和能源知识的大综合。
例1 学习了大气压以后,小明对大气压强有没有P↓0=1.0x 10↑5pa存有疑问,想亲自证实一下。
(1)小明买来一个真空橡皮挂钩,并把它挤压在玻璃餐桌的下面,测出橡皮碗与玻璃的接触面积为S=10cm↑2;又找来一个轻塑料桶(质量可忽略不计),在桶中装上V=8L的水;经过计算,他认为把塑料桶挂到挂钩上不会把皮碗拉掉。请你写出计算过程和判断依据。
(2) 当小明把水桶挂到挂钩上时,橡皮碗却被拉掉了。是大气压没有那么大还是其他原因? 请发表你的看法。
图1解析:本题是基于一个学生可以做得到的测量大气压的探究实验,综合考查了学生运用力、压强、大气压、质量、密度等概念规律分析解决问题的能力,题目中涉及的器材来源于生活,渗透了从生活走向物理的理念。题中的第二问考查学生对实验结果的分析、猜想和判断能力。
(1)皮碗面积S=10cm↑2,为了方便计算,要把它换算为国际单位m↑2,S=10cm↑2=10↑(-3)m↑2。按照所给大气压的值,皮碗受到的大气压力:F=pS=1.0x 10↑5Pax10↑(-3)m↑2=100N,这个压力是向上的,挂上水桶能否把皮碗拉掉,需要计算水桶中水的重力。这里需要运用质量和密度的知识进行计算,还会涉及体积单位的换算,V=8L=8x 10↑(-3)m↑2;水桶质量:m=ρV= 1x 10↑3kg/mx8x 10↑(-3)m↑3=8kg。与大气压力比较不是用质量,而是用水桶的重力,还要进一步求出水桶的重力G=mg=8kg x 10N/kg=80N。因为G< F,因此,装水塑料桶挂到挂钩上不会把皮碗拉掉。
(2)但事实上把水桶挂到挂钩上时,皮碗却被拉掉了。为什么呢? 由于水桶中的水的质量不会轻易变化,可能的原因应当是皮碗内没有完全被挤压成真空或皮碗表面粗糙,有漏气等。
有的同学不知道判断吸盘是否被拉掉的依据是上下拉力大小的比较,而错误地用压强进行比较;有的同学不会用压强和密度公式进行准确的计算,从而造成结果错误;也有的计算错误是由于不能正确地进行单位换算而引起;还有的同学对吸盘被拉掉的原因不能作出正确的分析和判断。吸取这些教训,我们在学习物理概念和规律的过程中,要通过探究、实验、测量等多种方式准确感受物理概念和规律,掌握其单位及其换算方法,能运用公式进行简单的计算,并能正确表达运算过程。在解综合性较强的题目时,要根据所给的物理情景,快速提取头脑中相关的物理概念和规律,经过综合分析和对比,确定解题方案,还要注意把计算过程和论述准确地表达出来。
二、应用性
学以致用是新课程物理教学所倡导的理念之一,能否运韩国剧用所学习的物理知识和方法分析解决生活中的实际问题,是中考物理试题历来考查的重点。在物理学习的过程中要学会运用物理,在应用的过程中加深对物理概念和规律的理解,在应用中感受物理的使用价值。
例2 小明所在的研究性学习小组利用自行车进行探究活动,小组成员分别用不同的方法测量出了自行车后轮的周长为180cm。
(1)请你说出一种测量自行车后轮周长的方法:________________。
(2)小明骑车沿学校操场跑道匀速运动一圈,小梁测出自行车后轮共转了150圈,用时1min30s。求学校操场跑道的长度及小明骑车的速度是多少。
(3)为了测量小明骑车时的功率,小明测出他和自行车的总质量为72kg,小周通过查资料知道,骑自行车时阻力约为人车总重的0.05,求小明骑车的功率。g 取10N/kg。
图2解析:综合应用题,在体现综合性的同时,还突出应用性。本题综合了力学中长度的测量、速度公式的计算、匀速运动的条件以及功与功率的计算,强调了方法的应用,如圆形物体的周长的测量、操场的周长以及曲线运动路程的测量、估测自行车的速度和骑车时的功率等,这些测量活动所需器材简单,操作简单,方便易行,在校园或家庭中都可以完成。在学习物理时要善于利用身边的器材,进行这些力所能及的测量实践活动,在活动中学习方法,培养能力,养成学以致用的习惯。
(1)自行车轮是一个圆周,无法直接用直尺测量其周长,可以想办法用转化法进行间接测量。测量的方法有多种:(a)用刻度尺测量轮子的直径D,轮子的周长为s= rD;(b)用细绳绕车轮一周,之后测出绳子的长度,即为车轮的周长;(c)让车轮沿直线滚动一周,测出滚动痕迹的长度等于车轮的周长。
(2)根据题意,s= 150x 180cm=90m,t =30s,根据速度公式得,v= s/t = 90m/30s = 3m/s。
(3)由于骑自行车的功率P= F↓动v,在自行车速度已知的情况下,就需要求出骑自行车的动力F↓动。根据自行车匀速运动的平衡条件,动力等于阻力,F↓动=F↓阻=0.05G=0.05x72kgx 10N/kg=36N,骑车时的功率为P= F↓动v=36N x 3m/s = 108W。
三、时代性
综合应用题的时代性,进一步体现了“从生活走向物理,从物理走向社会”的新课程理念,试题取材广泛,关注社会热点,在考查物理知识和能力的同时,渗透关心社会服务社会的情感教育。
例32007年3月欧盟峰会通过了一项协议:在2009 年之前,欧洲各国将彻底终结“白炽灯时代”,推广使用节能灯。如图3 所示,一只“220V 11W”的节能灯与一只“220V 60W”的白炽灯发光效果相当。
(1)兰兰的台灯用的是“220V 60W”的白炽灯,它正常发光时的电流是多少?
(2)兰兰用一只11W的节能灯取代了台灯上的白炽灯,一年中台灯工作的时间按2000h 算,可节约多少度电?
(3)兰兰了解到白炽灯的发光效率大约只有8%,图3表示了它工作时的能量转化情况,请计算这60W的白炽灯一年工作2000h,会白白浪费掉多少电能。
图3解析:欧盟峰会的终结“白炽灯时代”协议,体现了人类节约能源的决心和意志。本题通过具体的数据计算,让学生体验低效率的白炽灯浪费电能的数量,加强了物理与社会的联系,渗透了构建节约型社会的现代发展理念,引导学生关心社会发展中的热点问题。在考查学生运用电功、电功率分析和计算能力的同时,考查了学生灵活运用效率的概念解决能量转换问题。
(1)“220V 60W”是灯泡的铭牌,正常发光的电流就是在额定电压、额定功率下的电流,因此由公式P=UI可得,I= P/U=60W/220V=0.27A。
(2)60W的白炽灯一年消耗的电能为W↓1=60x10↑(-3)kWx 2000h= 120kW·h,11W 的节能灯一年消耗的电能为W↓2= 11x 10↑(-3)kWx 2000h=22kW·h,则节约的电能为W=W↓1- W↓2=98kW·h。
(3)由于白炽灯的效率只有8%,因此,白炽灯一年浪费的电能为所消耗总能量的92%,即W′=W↓1x92%= 110.4kW·h。 实际的光能只有W↓1 x 8%= 9.6kW·h。由此可以看出,白炽灯虽然历史悠久,价格上也较为便宜,但极低的发光效率浪费了大量的能源。因此废除白炽灯,寻求效率更高的光源势在必行。
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