1、第13讲 高中物理思想 (二)13.1 估算法知识点睛1物理估算，一般指依据一定的物理概念和规律，运用物理方法和近似计算方法，对所求的物理量的数量级或取值范围进行大致的推算。它虽不是精确严密的求解，但其推算是合理的近似，可以避免陷入数学繁杂演算的困境，找到简明的思考方法，更有利于培养思维的敏捷性和解决实际问题的能力。2解决估算问题，应注意以下几点： 建立必要的理想化模型。不少估算问题，为了便于解题，必须突出主要因素，忽略次要因素，将研究对象抽象成理想化模型。 发掘隐含的题设条件。有的估算题文句很简洁，已知条件比较隐蔽，只有通过认真审题、仔细推敲，才能从字里行间发掘隐蔽的已知条件。 寻找估算的依
2、据。在切实弄清题意后，应捕捉与题中的物理现象（或过程）密切相关的物理概念或规律，明确题设条件与要求回答的问题之间存在的物理关系。3常见的量级：大量：十、百、千、兆、吉、太；小量：分、厘、毫、微、纳、皮4物质的空间尺度5基本物理常量（单位）光速：普朗克常量：阿伏加德罗常数：万有引力常量：静电力常量：基本电荷：电子质量： 电子伏：原子质量：（）例题精讲例题说明：这部分的例题均为估算问题，需要建立合理的物理模型，选取合适的公式，再进行估算。例3中地球公转周期作为常识，题中没有给出；例4、例5是涉及物理常数的估算，例5涉及光子的估算，难度稍大一点。【例1】 某中学生身高，在学校运动会上参加跳高比赛，采
3、用背跃式，身体横着越过的横杆，获得了冠军。据此可以估算出他起跳时竖直向上的速度约为（取）A B C D【答案】 C【例2】 一人看到闪电后又听到雷声。已知空气中的声速约为，光速为，于是他用12.3除以3很快估算出闪电发生位置到他的距离为。 根据你所学的物理知识可以判断A这种估算方法是错误的，不可以采用B这种估算方法可以比较准确地估算出闪电发生位置与观察者间的距离C这种估算方法没有考虑光的传播时间，结果误差很大D即使声速增大2倍以上，本题的估算结果依然正确【答案】 B【例3】 太阳自表面到达地球的时间为，试估算太阳的质量为多少？（保留一位有效数字）【答案】【例4】 已知潜水员在岸上和海底吸入空气
4、的密度分别为和，空气的摩尔质量为。阿伏伽德罗常数。若潜水员呼吸一次吸入空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数（保留一位有效数字）【答案】 个【例5】 由于内部发生激烈的热核聚变，太阳每时都在向各个方向产生电磁辐射，若忽略大气的影响，在地球上垂直于太阳光的每平方米的截面上，每秒钟接收到的这种电磁辐射总能量约为。已知日地间的距离，普朗克常量，假设把这种电磁辐射均看成由波长为的光子组成，那么由此估算太阳每秒钟向外辐射的光子总数的数量级约为A. B. C. D. 【答案】 A13.2 量纲法知识点睛由于物理量之间存在着规律性的联系，我们不必对每个物理量的单位都独立地予以规定。物理
5、学中规定了“基本物理量”，并为每个基本物理量规定一个“基本量度单位”，其他物理量的量度单位则可按照它们和基本量之间的关系式（定义或定律）导出，这些物理量称为“导出量”，它们的单位称为“导出单位”。将一个物理导出量用若干个基本量的乘方之积表示出来的表达式，称为该物理量的量纲式，简称量纲。量纲是物理学中的一个重要问题。可以应用它定性地表示出物理量与基本量之间的关系，有效地进行单位换算、检查物理公式的正确与否；还可以通过它来推知某些物理规律。例题精讲例题说明：例6、例7利用量纲判断公式的合理性；例8综合性较强，一道题里考察了多个公式，例9是例8的练习题，而且较新。例10设问方法有所不同，但考察内容不
6、难。【例6】 “约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压，则它会辐射频率为的电磁波，且与成正比，即。已知比例系数仅与元电荷的2倍和普朗克常量有关。你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数的值可能为ABCD【答案】 B【例7】 图示为真空中半径为的圆环，环中电流为，以圆环圆心为原点，建立垂直于圆环所在平面的轴。设轴上任意点到点的距离为，点的磁感应强度大小为。下面给出的四个表达式（式中为常量）中，可能正确的是ABC D【答案】 A【例8】 物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系。如关系式既反映了电压、电流和电阻之间的关
7、系，也确定了（伏）与（安）和（欧）的乘积等效。现有物理量单位：（米）、（秒）、（牛）、（焦）、（瓦）、（库）、（法）、（安）、（欧）和（特），由它们组合成的单位都与电压单位（伏）等效的是A和 B 和C和 D和【答案】 B【例9】 在国际单位制（简称SI）中，力学和电学的基本单位有：m（米）、kg（千克）、s（秒）、A（安培）。导出单位（伏特）用上述基本单位可表示为ABCD【答案】 B【例10】 在国际单位制中，库仑定律写成，式中静电力常量，电荷量和的单位都是库仑，距离的单位是米，作用力的单位是牛顿。若把库仑定律写成更简洁的形式，式中距离的单位是米，作用力的单位是牛顿，由此式可定义一种电荷量的新
8、单位。当用米、千克、秒表示此新单位时，电荷新单位为 ；【答案】 13.3 极限与特值知识点睛1极限法是指根据函数关系式的单调性，判断解随某些已知量变化的趋势，并与预期结果、实验结论等进行比较，从而判断解的合理性或正确性。应用极限思维法时，选取的某段物理过程，研究的物理量的变化应是单一的变化过程。2特殊值法是对解取某些特定值，或某些特殊条件时得到的结果进行分析，并与预期结果、实验结论等进行比较，从而判断解的合理性或正确性。例题精讲例题说明：例11、例12是两个动态平衡的问题，体现极限的思想。后面的例题主要是根据量纲、极值、特值判断答案的正确性，需要灵活运用几种方法。【例11】 细线下挂一个质量为
9、的小球，现用力拉小球使悬线偏离竖直方向角静止，如图所示。求的最小值及此时的方向。 【答案】 方向垂直于绳子向上【例12】 如图所示，质量为的球放在倾角为的光滑斜面上，试分析挡板与斜面间的倾角多大时，所受压力最小？【答案】【例13】 如图1所示，半径为均匀带电圆形平板，单位面积带电量为，其轴线上任意一点（坐标为）的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出：，方向沿轴。现考虑单位面积带电量为的无限大均匀带电平板，从其中间挖去一半径为的圆板，如图2所示。则圆孔轴线上任意一点（坐标为）的电场强度为A. B. C. D. 【答案】 A【例14】 某个由导电介质制成的电阻截面如图所示。导电介质的电阻
10、率为，制成内、外半径分别为和的半球壳层形状（图中阴影部分），半径为、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心成为一个引出电极，在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极。设该电阻的阻值为。下面给出的四个表达式中只有一个是合理的，你可能不会求解，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断，的合理表达式应为ABCD【答案】 B【例15】 如图所示一轻质细绳一端系一质量为的小球，绳的上端固定于点。现用手将小球拉至水平位置（绳处于水平拉直状态），松手后小球由静止开始运动。在小球摆动过程中绳突然被拉断，绳断时与竖直方向的夹角为。已知绳能承受的最大拉力为，若
11、想求出 值，你有可能不会求解，但是你可以通过一定的物理分析，对下列结果的合理性做出判断。根据你的判断值应为A BC D【答案】 D【例16】 如图，一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后，两端分别悬挂质量为和的物体和。若滑轮有一定大小，质量为且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的摩擦。设细绳对和的拉力大小分别为和，已知下列四个关于的表达式中有一个是正确的，请你根据所学的物理知识，通过一定的分析判断正确的表达式是A BC D【答案】 C【例17】 如图所示，在光滑的水平面上有一质量为M、倾角为的光滑斜面体，斜面上有一质量为m的物块沿斜面下滑。关于物块下滑过程中对斜面压力大小的解答，有如下四个表达式。要判断这四个表达式是否合理，你可以不必进行复杂的计算，而是根据所学的物理知识和物理方法进行分析，从而判断解的合理性或正确性。根据你的判断，下述表达式中可能正确的是A B C D【答案】 D47第四级（下）第13讲提高-尖子-目标教师版