27对称思想在物理解题中的应用-高三复习难点分析及突破27.doc

难点27 对称思想在物理解题中的应用 对称方法是速解高考命题的一种有效手段，是考生掌握的难点. ●难点磁场 1.（★★★★） (2001年全国)惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计.加速度计构造原理的示意图如图27-1所示：沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连.滑块原来静止，弹簧处于自然长度.滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导.设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离0点的距离为s，则这段时间内导弹的加速度 A.方向向左，大小为ks/m B.方向向右，大小为ks/m C.方向向左，大小为2 ks/m D.方向向右，大小为2 ks/m 2.（★★★★★）(2000年全国)如图27-2，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和d，外筒的外半径为r０.在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感应强度的大小为B.在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场.一质量为m、带电量为+q的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发，初速为零.如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S，则两电极之间的电压U应是多少?(不计重力，整个装置在真空中.) ●案例探究 ［例1］（★★★★★）（时间对称）一人在离地H高度处，以相同的速率v0同时抛出两小球A和B，A被竖直上抛，B被竖直下抛，两球落地时间差为Δt s ，求速率v0. 命题意图：考查综合分析灵活处理问题的能力.B级要求. 错解分析：考生陷于对两运动过程的分析，试图寻找两过程中速度、时间的关联关系，比较求解，而不能从宏观总体上据竖直上抛时间的对称性上切入求解. 解题方法与技巧：对于A的运动，当其上抛后再落回抛出点时，由于速度对称，向下的速度仍为v0，所以A球在抛出点以下的运动和B球完全相同，落地时间亦相同，因此，Δt就是A球在抛出点以上的运动时间，根据时间对称，Δt=，所以v0=. ［例2］（★★★★★）（镜物对称）如图27-3所示，设有两面垂直于地面的光滑墙A和B，两墙水平距离为1.0 m，从距地面高19.6 m处的一点C以初速度为5.0 m/s，沿水平方向投出一小球，设球与墙的碰撞为弹性碰撞，求小球落地点距墙A的水平距离.球落地前与墙壁碰撞了几次？（忽略空气阻力） 命题意图：考查考生综合分析、推理归纳的能力.B级要求. 错解分析：部分陷于逐段分析求解的泥潭，而不能依对称性将整个过程等效为一个平抛的过程，依水平位移切入求解. 解题方法与技巧：如图27-4所示，设小球与墙壁碰撞前的速度为v，因为是弹性碰撞，所以在水平方向上的原速率弹回，即v⊥′=v⊥；又墙壁光滑，所以在竖直方向上速率不变，即v‖′=v‖，从而小球与墙壁碰撞前后的速度v和v′关于墙壁对称，碰撞后的轨迹与无墙壁时小球继续前进的轨迹关于墙壁对称，以后的碰撞亦然，因此，可将墙壁比作平面镜，把小球的运动转换为统一的平抛运动处理，由h=gt2和n=可得碰撞次数n= =×次=10次. 由于n刚好为偶数，故小球最后在A墙脚，即落地点距离A的水平距离为零. ●锦囊妙计 一、高考命题特点 对称法作为一种具体的解题方法，虽然高考命题没有单独正面考查，但是在每年的高考命题中都有所渗透和体现，（例1999年全国卷25题，2000年全国卷15题、21题，2001年全国卷4题，8题，13题，2000年上海卷4题、8题、22题），从侧面体现考生的直观思维能力和客观的猜想推理能力.既有利于高校选拔能力强素质高的优秀人才，又有利于中学教学对学生的学科素质和美学素质的培养.作为一种重要的物理思想和方法，相信在今后的高考命题中必将有所体现. 二、利用对称法解题的思路 1.领会物理情景，选取研究对象. 在仔细审题的基础上，通过题目的条件、背景、设问，深刻剖析物理现象及过程，建立清晰的物理情景，选取恰当的研究对象如运动的物体、运动的某一过程或某一状态. 2.透析研究对象的属性、运动特点及规律. 3.寻找研究对象的对称性特点. 在已有经验的基础上通过直觉思维，或借助对称原理的启发进行联想类比，来分析挖掘研究对象在某些属性上的对称性特点.这是解题的关键环节. 4.利用对称性特点，依物理规律，对题目求解. ●歼灭难点训练 1.（★★★★）如图27-5所示，质量为m1的框架顶部悬挂着质量分别为m2、m3的两物体（m2＞m3）.物体开始处于静止状态，现剪断两物体间的连线取走m3，当物体m2向上运动到最高点时，弹簧对框架的作用力大小等于_______，框架对地面的压力等于______. 2.（★★★★）用材料相同的金