例析信息給予型試題的破解策略

《普通高中物理課程標準（實驗）》在“過程與方法”維度要求同學們“具有一定的質疑能力，信息收集和處理能力，分析、解決問題能力和交流、合作能力”，在“情感態度與價值觀”維度要求同學們“具有敢于堅持真理、勇于創新和實事求是的科學態度和科學精神，具有判斷大眾傳媒有關信息是否科學的意識”。這兩個方面的要求在物理試題中主要表現在出現了大量不僅與高中課程內容相銜接，而且貼近時代、貼近社會、貼近生活實際的信息給予型試題。破解此類試題需要同學們具備從題干中提取有用信息、讀懂這些信息、建立物理模型、充分利用信息隱含的物理規律分析求解的能力。

例1 當物體從高空下落時，所受阻力會隨物體速度的增大而增大，當下落一段距離后將勻速下落，這個速度稱為此物體的收尾速度。研究發現，在相同環境條件下，球形物體的收尾速度僅與球的質量和半徑有關。（取g=10"m/s2）表1是某次研究的實驗記錄。

（1）根據表中數據，求出A球和B球達到收尾速度時所受阻力之比。

（2）根據表中數據，歸納出球形物體所受阻力f與球的速度大小，以及球的半徑的關系（寫出有關表達式，并求出比例系數）。

（3）現將C球和D球用輕質細線相連，若它們在下落時所受阻力與單獨下落時的規律相同。讓它們同時從同一高度下落，試求它們的收尾速度，并判斷它們的落地順序。

審題：本題是典型的圖表信息給予題，其中題述文字部分給我們提供了兩點信息，一是收尾速度時的運動狀態為勻速運動，則受力平衡，即重力mg和阻力廠大小相等;二是在相同環境條件下，球形物體的收尾速度”僅與球的質量m和半徑r有關。表中數據為我們順利解答相關問題提供了支持。

側2 對于同一物理問題，常常可以從宏觀與微觀兩個不同角度進行研究，找出其內在聯系，從而更加深刻地理解其物理本質。一段橫截面積為S、長為l的金屬電阻絲，單位體積內有”個自由電子，每一個電子的電荷量為e。該電阻絲中通有恒定電流時，兩端的電勢差為U，假設自由電子定向移動的速率均為v。

（1）求電阻絲中的電流I。

（2）所謂電流做功，實質上是導線中的恒定電場對自由電荷的靜電力做功。為了求解在時間t內電流做功W為多少，小紅記得老師上課時講過W=UIt，但是不記得老師是怎樣得出W=Ult這個公式的，既然電流做功是導線中的恒定電場對自由電荷的靜電力做功，那么應該先求出導線中的恒定電場的場強，即E=U/l，設電阻絲中全部電荷量為q后，再求出靜電力做的功W=qEvt =q U/l vt，然而在將q代換之后，小紅沒有得出W=Ult的結果。

a.請你幫助小紅補充完善電流做功的求解過程。

b.為了更好地描述某個小區域內的電流分布情況，物理學家引入了電流密度這一物理量，定義其大小為單位時間內通過單位面積的電荷量。若已知該電阻絲中的電流密度為j，電阻絲的電阻率為lD，試證明：U/l=jp。

（3）由于恒定電場的作用，導體內自由電子會發生定向移動，但定向移動的速率遠小于自由電子熱運動的速率，而自由電子在定向移動的過程中會與導體內不動的粒子發生碰撞從而減速，因此自由電子定向移動的平均速率不隨時間變化。金屬電阻反映的是定向移動的自由電子與不動的粒子的碰撞。假設自由電子連續兩次與不動的粒子碰撞的時間間隔平均值為t0（這個時間由自由電子的熱運動決定，為一確定值），碰撞后自由電子定向移動的速度全部消失，碰撞時間不計。

請根據以上內容，推導證明金屬電阻絲的電阻率與電阻絲兩端的電壓無關。

審題：（1）問的難度不大，只要根據電流的定義式和電荷量的微觀解釋即可順利求解。求解（2）問需要認真閱讀題目內容，弄清楚小紅沒有得出W=UIt結果的原因所在，進而補充完善。求解（3）問需要從微觀角度出發，明確電阻絲的電阻率、電阻絲兩端電壓的物理本質，從而證明二者無必然關系。

方法與總結

信息給予型試題的背景材料往往比較新穎，要求同學們在看題時一定要有信心，不要被陌生的物理情景嚇倒;信息給予型試題的題目一般比較長，要求同學們在審題時一定要有耐心，在閱讀題目的過程中盡量提取出有用信息;信息給予型試題的設問總是不落俗套，要求同學們具備一定的綜合分析能力和開拓創新的精神。信息處理不僅是直覺思維能力的集中表現，在科學研究和工程技術中具有極其重要的意義，而且對培養同學們的綜合分析能力和靈活運用物理知識解決實際問題的能力也具有不可低估的作用。

（責任編輯 張巧）