同學們,物理估算指的是運用一定的物理方法和近似計算的方法,以物理要領和物理規律為基礎,依據一些物理常量和生活的經驗常識,對所求的物理量進行大致的數據范圍或數量級的推算。這類題型的文字較為簡潔,條件較為隱蔽,并能有效地考查我們對知識的運用和理論聯系實際的能力,從而真正體現出學生科學素養的高低。這類題型在近幾年的競賽和中考試題中頻頻亮相,但得分情況卻不甚理想。為此,本文對中考中常見的估算題的解法進行如下的歸納:
1 利用生活的經驗進行估算
很多的估算與日常生活中有關數據緊密聯系,這需要對生活中的一些常用數據有所了解,估計一些常溫、常速、物體的質量和物體的長度等等。比如中學生的身高在160cm左右,質量在50kg左右。汽車速度在1.2m/s左右,脈搏每分鐘跳動60次左右。每層樓的高度3m左右。汽車速度20m/s左右。家用照明燈功率40W左右。空調功率1 500W左右等等。這些數據對解答某些估算題是十分有用的。
例1 (07山東中考題)登樓梯比賽時,某同學從一樓勻速登上5樓,共用了12s,該同學登樓時克服重力做功的功率最接近于
A.5W。B.50W。
C.500W。D.5000W。
解析 此題乍一看缺少計算功率的條件,但我們可以根據生活的經驗來設定已知條件。同學質量約50kg,每層樓的高度為3m,上到5樓到達的高度是h=3m×4=12m,克服重力所做的功率為P=Wt=Ght=mght=50kg×10N/kg×12m12s
=500W即為所求。
例2 (17北京中考)下面是對日常生活中一些物體的質量和長度的估計,其中最接近實際的是
A.正常成年人的鞋子的長度約為42cm。
B.初中物理課本的長度約為0.26m。
C.一支普通鉛筆的質量約為500g。
D.一個普通雞蛋的質量約為0.3kg。
解析 本題A選項中成年人的鞋子長度42cm,和實際相差太遠,一般人的鞋長在25cm左右,A選項是錯誤的。B選項中初中課本長度0.26m,即26cm,符合實際,B選項是正確的。C選項中一只普通鉛筆的質量500g,相當于1斤,顯然C選項也是錯誤的。D選項中一個普通雞蛋的質量0.3kg,如果這樣,三個雞蛋就是相當于1斤,D選項顯然也是錯誤的。這是一道比較綜合的估算題,可依據一定的生活經驗,采用排除法或直接判定的方法來得出正確的答案。
2 利用物理常量進行估算
在一些貌似缺少條件的估算中經常要用到一些物理常量比如:標準大氣壓的數值1.01×105Pa,我國照明電路的電壓是220V,水的密度1.0×103kg/m3等。
例3 (06長春市中考)大氣對你的一只手上的壓力最接近以下哪個數值
A.10N。B.100N。
C.1 000N。D.10 000N。
解析 由F=pS可得大氣對人手的壓力應該是大氣壓強與一只手的表面積的乘積,大氣壓取105Pa,一只手的表面積就取100cm2。所以F=1×105Pa×100×10-4m2=1 000N。在這個估算的過程中除了利用了大氣壓強的數值之外,還根據生活的經驗對手的表面積進行了估計賦值。一只手展開大概10cm左右的長度,不必執著于10cm還是15cm的區別,在估算中只有10cm和100cm的數量級區別。
3 利用物理情景進行估算
遇到某些問題,要充分的發揮發散性思維的能力,對物理情景進行全面的考慮和分析。
例4 (06長沙市中考)把一個小球輕輕放入盛滿水的容器中,溢出100g水,小球的質量
A.一定等于100g。 B.大于或等于100g。
C.小于或等于100g。D.一定大于100g。
解析 這是一道與浮力相關的題目,小球放入水中,漂浮、懸浮、沉底三種情景均有可能,
題目沒有明確說明。若小球漂浮或懸浮,則F浮=G排=G球,所以m排即m溢=m球=100g。若小球是沉底,則F浮=G排
例5 (07上海中考)把一個重為2N的蘋果豎直向上拋出,蘋果在空中受到重力和空氣阻力的作用。若蘋果在上升和下降過程中所受合力的大小分別為F1、F2,則( )
A.F1可能小于F2。 B.F1可能等于F2。
C.F1一定等于F2。 D.F1一定大于F2。
解析 蘋果在上升過程和下降過程中均受了重力和阻力的作用。重力方向始終是豎直向下的,而阻力總是阻礙物體的相對運動,所以在兩個過程中的阻力方向是相反的。上升過程中阻力與重力方向相同,所以蘋果所受的合力F1=G+f;下降過程中阻力與重力方向相反,所以蘋果所受的合力F2=G-f。故F1>F2。選擇D。
4 利用物理量的轉換進行估算
對于一些不容易判斷的量可利用公式變成能夠判斷的量
例6 (07淮安市中考)家庭中使用的電水壺,正常工作時通過的電流約為
A.40A。 B.4A。 C.400mA。 D.40mA。
解析 電流的大小不容易判斷,由公式計算出電水壺的功率就較容易判斷了。A、功率P=UI=220V×40A=8 800W與實際不符。同理B、P=880W符合實際。C、功率P=88W與實際不符。D、功率P=8.8W與實際不符。故答案選B。
5 利用取值范圍進行估算
根據某個物理量的取值范圍或某物體的位置范圍確定所需要的物理量。
例7 (07山西省中考)把一物體放在凸透鏡前,在凸透鏡另一側12cm處得到縮小的像,該凸透鏡的焦距可能是
A.10cm。 B.12cm。 C.24cm。 D.6cm。
解析 根據凸透鏡成像原理,成縮小的像,只能是在f
上述幾種方法在估算題的解題過程中往往不是孤立運用的。我們應注意培養自己綜合分析和運用的能力。
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。