“说题“比赛说课稿高中物理原创题解析.doc
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高中物理原创题解析
各位专家和领导好,本次说题的主要内容是:
一.试题来源:
本人的自主命题:
近年我国在弹射器研发上取得突破性进展,它是一种助力航空母舰上的飞机起飞的装置。
飞机在发动机和弹射器提供的牵引力共同且同时作用下,从水平跑道上由静止开始加速运动直到起飞,如图甲所示,某型飞机质量m=2.0×104kg,整个运动过程阻力大小是飞机重力的0.1倍,发动机推力恒为F=1.2×105N,跑道长度L=200m,忽略飞机长度,飞机在跑道末端起飞。
为测量飞机的运动状态,跑道上安装了测量速度大小的仪器,如图乙所示,导轨间距d=0.2m,磁感应强度大小为B=0.5T,回路等效电阻R=0.5Ω,电流传感器将通过R的电流即时采集并通过计算机,可得到i-t图象如图丙所示,整个过程飞机产生的安培力大小忽略不计,试求弹射器在弹射飞机过程中平均功率是多大?
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二.命题意图
此命题知识和能力考查目标:
1.考查学生利用图象提取有效信息,分析和解决问题的能力。
2.考查学生对法拉第电磁感应定律的理解和应用。
3.考查学生对匀变直线运动的理解。
4.考查学生对平均功率概念的理解。
5.考查学生利用动能定理分析和解决问题的能力。
本题涉及的知识点在全国高考考纲中几乎都是Ⅱ级要求,考纲中对v-t图象的考查也是Ⅱ级要求,本题考查的i-t图象与v-t图象处理方法相似。
本题是一道电学、运动学、能的综合题,涉及多个物理情景,可以考查学生的审题能力、分析能力。
我国近年在航空母舰上的弹射器研发关键技术上取得了突破,以此为背景可以增强学生对国家和民族的自豪感,激发学生对学习物理的兴趣和热情,在研究问题采取实事求是的态度,体现了新课程的“情感态度与价值观”。
三.试题解析过程
由i-t图象可知,①
由电磁感应定律得②③
由②③可知,飞机在跑道上做匀加速直线运动,④
⑤飞机起飞经历时间
飞离跑道末速度⑥
⑦
飞机从静止到飞离跑道,由动能定理得
⑧
因此弹射器弹射过程平均功率为
点评:
此题的难点是将电学知识和运动学知识建立联系、在i-t图象提取有效信息、理解“飞机在发动机和弹射器提供的牵引力共同且同时作用下”这句话的含义,对审题要求较高,考查了学生的分析问题和解决问题的能力。
四.试题的拓展延伸及变式分析
变式1.导轨式电磁炮实验装置如图所示,两根平行长直金属导轨固定在绝缘水平面上,其间安放金属滑块。
滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触。
电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源。
若电源提供的强大电流为 I =8.0×10 5 A,两导轨间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度大小 B =2T。
若导轨内侧间距 L =1.5cm,滑块的质量 m =24g,,试求:
(1)滑块运动过程中受到的安培力的大小;
(2)要使滑块获得 v =3.0km/s的速度,导轨至少多长。
变式2.飞机若仅依靠自身喷气式发动机推力起飞需要较长的跑道,某同学设计在航空母舰上安装电磁弹射器以缩短飞机起飞距离,他的设计思想如下:
如图所示,航空母舰的水平跑道总长l=180m,其中电磁弹射器是一种长度为l1=120m的直线电机,这种直线电机从头至尾可以提供一个恒定的牵引力。
一架质量为的飞机,其喷气式发动机可以提供恒定的推力。
考虑到飞机在起飞过程中受到的阻力与速度大小有关,假设在电磁弹射阶段的平均阻力为飞机重力的0.05倍,在后一阶段的平均阻力为飞机重力的0.2倍。
飞机离舰起飞的速度v=100m/s,航母处于静止状态,飞机可视为质量恒定的质点。
请你求出(计算结果均保留两位有效数字)。
(1)飞机在后一阶段的加速度大小;
(2)电磁弹射器的牵引力的大小;
(3)电磁弹射器输出效率可以达到80%,则每弹射这样一架飞机电磁弹射器需要消耗多少能量。
点评:
变式1和变式2都是在原题基础上做适当的变化,可以看到物理模型既与原题相似又有所不同。
变式1考查了利用安培力公式求解安培力,并利用牛顿第二定律求解加速度以及位移的方法。
变式2考查了牛顿第二定律的应用、动能定理的应用、对功能关系的理解。
试题的拓展及变化,可以加深学生对主干知识的理解,提高了学生的知识迁移能力,培养了学生创造性思维。
五.试题的价值、反思及感悟
高考物理学科考试大纲注重考察能力。
第一是理解能力,本题要求学生对功和功率概念的理解,动能定理规律的应用。
第二是推理能力,本题通过i-t图及法拉第电磁感应定律推理出飞机在跑道上做匀加速直线运动。
第三是分析综合能力,此题涉及电学、运动学、能多种物理情境,各个知识点通过逻辑思维结合在一起。
总之,本题是一道区分度较高的一道物理试题。
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- 比赛 说课稿 高中物理 原创 题解