高考物理二轮专题复习：科学论证 课件 (含答案)

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得出正确的结论或作出正确的判断，并能
已知的知识和所给的物理事实、条件
——物理概念、规律、给出的物理情境、事实和条件
进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断
——利用概念、规律，知识间的联系，进行分析、计算、推导、说明
——物理语言、数学语言、图形、图像
这里边有几个要素，首先，我们论述的依据是“已知的知识和所给的物理事实、条件”——已知的知识是我们应该掌握的物理概念和规律，包括概念、规律之间的联系。所给的物理事实、条件是指题目给出的物理情境、描述的过程、现象、条件等 其次，我们论述的过程要体现出物理的逻辑，利用概念、规律或概念、规律间的联系，做出分析推理和判断 最后，用准确、科学的物理语言、数学语言正确的将分析、推理的过程表达出来。
对概念、规律的深入理解，“知其然，知其所以然”论证推理、分析综合 ,逻辑思维表达
所以论述的前提是我们对概念、规律的理解是准确、深入的，知其然，还要知其所以然。不仅知道概念、规律本身的内涵，还要知道这个概念、规律是怎么建立的，简单说，是怎么来的，这其实就包含了，概念规律建立的过程和知识间的联系。论述类问题在考察我们的理解推理能力的同时，还考察我们的逻辑思维和表达的能力
推导、证明 ——如：物理公式和定理的推导、对物理结论的证明判断、分析、说明 ——如：对物理概念的辨析、对结论的判断 对物理过程的论述 对实验现象和结果的简述 、解释
我们常见的有推导证明类，比如利用牛顿定律推导动量守恒定律。有对物理过程、现象的分析说明类：比如，这次北京市适应性训练中，对电子通过偏转电场时，电压为什么可以看成不变的，让我们对其进行分析；还有判断辨析的形式：比如为什么不存在摩擦势能，判断辨析在实验中，也能经常看到，比如对实验结果的分析判断解释等
体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识。如图所示，固定于水平面的 U 形导线框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导线 MN 在与其垂直的水平恒力 F 作用下，在导线框上以速度 v 做匀速运动，速度 v 与恒力 F 方向相同；导线MN始终与导线框形成闭合电路。已知导线 MN 电阻为 R，其长度 L恰好等于平行轨道间距，磁场的磁感应强度为 B。忽略摩擦阻力和导线框的电阻。（1）通过公式推导验证：在 时间Δt内，F 对导线 MN 所做的功 W 等于电路获得的电能 W电，也等于导线 MN 中产生的焦耳热 Q ；
“F 对导线 MN 所做的功 W ”
“导线 MN 中产生的焦耳热 Q ”
我们来看，从哪出发呢？力对导线所做的功，这涉及功的概念，电路获得的电能是什么？涉及概念。要证明什么？证明机械功的数值和电路电能数值相等，和电路产生的焦耳热相等，要证明的是功能关系、能量守恒这类的规律。从概念出发，证明规律。这就是我们说的依据什么（从哪出发），证明什么（到哪去），这是基础。然后怎么证（怎么去，途径是什么呢），这是过程，题目说了“通过公式推导”，好了，这就基本清楚了，我们要在电磁感应这个具体情境下，用公式将功、电能和焦耳热分别表达出来，然后通过公式的数学推导，找到他们相等的关系，从而验证规律。这就是基本思路，我们具体来看:电路获得电能和电动势有关
电路获得电能和电动势有关，这就是概念问题。我们先把电动势表达出来。电动势E=BLv，这是为表达电能做准备。我们再来看力做的功：因为杆是匀速运动的，所以外力F等于安培力等于BIL.功是过程量，我们这一段运动的过程，这个过程的时间为Δt，这是题目中没有，我们自己设的物理量，所以要加以说明,那么，这个过程杆的位移就可以表达为vΔt。所以我们可以将力F做的功表达为W=Fx=FvΔt,即BILvΔt我们接着来找这个过程中电路增加的电能，增加的电能等于电源非静电力做的功，即等于电动势和这个过程中非静电力搬运电荷的电荷量的乘积。所以电能等于Eq，其中E=BLv,q=Iδt. 最后，根据焦耳定律，电路中生成的加耳热Q=I2RΔt,我们再结合全电路欧姆定律将其整理成如下形式。至此，我们就已经可以看出这三者想等的关系了。如果我们都用题目所给的已知量和我们所设的Δt来表达，相等的结果也非常明显。这就是我们根据功、电动势的概念和焦耳定律这个规律推到证明了所需的结果，实际上是让我们利用概念、通过公式的推导来证明了一组功能关系和能量守恒。有的同学在证明时，上来先写根据能量守恒，所以三者相等。就是没有分析清楚我们要依据什么证明什么，那证明的结果当成依据，就错了。
如图1所示，用电动势为E、内阻为 r 的电源，向滑动变阻器R供电。改变变阻器 R 的阻值，路端电压 U 与电流 I 均随之变化。（1）以 U 为纵坐标，I 为横坐标，在图2中画出 变阻器阻值R变化过程中U – I 图像的示意图，并说 明U – I 图像与两坐标轴交点的物理意义。（2）a．请在图2画好的U – I 关系图线上任取一点， 画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率； b．请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。（3）请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。
如图1所示，用电动势为E、内阻为 r 的电源，向滑动变阻器R供电。改变变阻器 R 的阻值，路端电压 U 与电流 I 均随之变化。（1）以 U 为纵坐标，I 为横坐标，在图2中画出 变阻器阻值R变化过程中U – I 图像的示意图，并说 明U – I 图像与两坐标轴交点的物理意义。（2）a．请在图2画好的U – I 关系图线上任取一点， 画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率；
在第一问中，我们根据路端电压的表达式，很容易画出图像，并在图像中找到表达输出功率的面积
如图1所示，用电动势为E、内阻为 r 的电源，向滑动变阻器R供电。改变变阻器 R 的阻值，路端电压 U 与电流 I 均随之变化。b．请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。
我们来看接下来推导证明的部分，我们需要推导，该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。那么什么是电源的输出功率呢？它为什么会变化，然后有最大值呢？这就是我们的出发点电源输出功率涉及概念 P=UI，这是我们的依据，当外电阻发生改变时，根据闭合电路欧姆定律，电流会发生改变，输出功率也会发生改变，这个规律就是我们的切入点，然后我们需要进行数学推导，从数学推导的结果中，发现当外电阻R=r时，输出功率最大，并且我们也能从数学结果得到最大值为E2/4r。最后说明结论
如图1所示，用电动势为E、内阻为 r 的电源，向滑动变阻器R供电。改变变阻器 R 的阻值，路端电压 U 与电流 I 均随之变化。（3）请写出电源电动势定义式，并结合 能量守恒定律证明： 电源电动势在数值上 等于内、外电路电势降落之和。
我们再看第3问，这问是证明：我们从哪出发呢？我们需要在题目中找到线索“电动势定义”，和“能量守恒定律”，要到哪去呢？“电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和”。这就非常清楚了，我们要根据一个定义和一个规律证明一个物理结论。我们先将定义写出来：电动势等于非静电力的功除以电量q，然后找到这个情景中能量守恒的具体形式：电源转化的电能等于内外电路消耗电能的总和。然后我们要利用知识间的关联。比如，我们通过非静电力做功，将电动势和电源转化的电能联系起来，通过静电力做功将消耗的电能和电势差联系起来。从而得到更具体的表达式，得出结论。
物块由x1向右运动到x3，然后由x3返回到x2，在这个过程中，a．求弹力所做的功，并据此求弹性势能的变化量；b．求滑动摩擦力所做的功；并与弹力做功比较，说明为什么不存在与摩擦力对应的“摩擦力势能”的概念。
我们再来看另一种常见的类型：对概念、现象、结论等作出分析判断，给予说明。我们来看这个例子，这是一个简单的说明，为什么没有摩擦力势能的概念。他看上去是“说明”，但实际上还是对我们是否真正理解“势能”是什么？如何才能定义势能，也就是势能概念的理解。所以，它和我们刚才讲的推导证明中，要深入理解概念是同一类问题，从比较弹力、摩擦力两种力做功不同的特点出发，说明势能的概念。看上去没有数学方面的推导，实际上，相关推导只是在前边的问题中解决了，这是题目搭设的台阶。这是一种对于概念的说明。 我们还常常见到对于过程、现象、结论的说明。
根据已知的知识和所给的物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断基于具体的物理情境（事实、条件）， 结合具体情境根据已有知识，“推理”、“论证”，进行分析
这类问题往往有一个非常具体的情境，然后在这个情境下，针对所给出的物理事实、条件，结合我们已有的知识，根据已有知识，进行推理论证，作出分析和判断等。这类问题往往要突出具体的情境。是针对具体情境的分析
如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场极板间电势差为U0。偏转电场极板间电势差为U，极板长度为 L，板间距为 d，偏转电场可视为匀强电场，电子所受重力可忽略。（1）求电子射入偏转电场时的初速度v 0和从偏转电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy（2）由问题（1）的结论可知，电子偏转距离Δy与偏转电场极板间电势差U 有关。已知L =1.0×10-1m，加速电场U 0= 500V。当偏转极板间电压为随时间变化的交变电压u = 220 sin50πt V时，在计算其中任意一个电子通过极板的偏转距离Δ y 时，仍可认为偏转极板间电势差是某一定值。请利用下面所给数据，分析说明这样计算的合理性。已知 e = 1.6×10-19C， m = 9.1×10-31kg。
具体情境下，这样处理的原因、理由，解释
我们来看这个例子，这是我们刚刚进行的北京市适应性训练的题目。带电粒子在电场中发生偏转。通常，我们认为电子在恒定的匀强电场中做匀变速曲线运动。那么，当两个极板所加电压为这样的正弦式交变电压时，为什么还能认为电子穿越电场的过程中，所受电场力不变、它的加速度不变，仍然做匀变速曲线运动呢？让我们对此作出分析说明。那么这个说明就必须是紧扣题目所给的具体情境，不是为什么可以忽略，而是这个情境下为什么可以忽略？所以必须有具体的数据支撑。我们从哪出发呢？我们已有的知识，题目所给事实
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