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材料阅读题又称信息题,它的题干以日常生活、生产及现代科技中的某个事件、问题为情景提供一些信息,让同学们通过阅读、理解,思考和分析,正确提取、检索与转化有用信息,然后应用题干中的相关信息去解决问题.解答这类试题对学生的综合能力要求较高,中考中此类题学生的得分率相对较低.为使学生顺利解答并获得较好的成绩,这就要求教师在教学中关注科学,联系实际,拓宽视野,增加学生的课外阅读量;直面现实生活中的物理问题,活化物理基本知识,注重学生素质和能力的培养.
一、 阅读题的特点
(1) 内容的真实性:取材于源于生活、生产及最新科技知识,所提问题紧扣实际.
(2) 载体的多样性:提供信息的载体可以是文字、公式、图片或表格等.
(3) 条件的相关性和隐蔽性:一方面题干所提供的信息有的是多余的,只对叙述物理事实有用,而对解题却无用,对同学们思考和分析形成了干扰;另一方面,求解时往往出现“条件不足”,这就要求同学们必须认真审题,从中挖掘隐含条件.
(4) 知识的迁移性:解答时,要求学生能把学过的知识和方法迁移过来,并应用到新的物理情景之中去.
二、 应试策略
材料阅读题一般文字量大,给出的信息多.这就要求学生要养成耐心读题的习惯,在读题的过程中寻找有价值的信息,并将其与所学的知识联系起来.因为这类题的综合性强,可能与多个知识点有联系,或是运用所学的知识、方法去解决实际问题等.因此,教师在复习教学中要重视强化此类习题的训练,要有意识地对学生进行思维训练,包括阅读能力、搜集筛选信息能力、分析理解能力、建立物理模型、应用知识解决实际问题能力、知识迁移能力等等.
三、 解题方法
解此类题的过程一般由以下四步组成:
第一步是处理信息,包括丢弃与问题无关的干扰信息,找到有用的信息,并使之跟物理知识发生联系;
第二步纯化信息,是把题目中的日常生活、生产或现代科技背景抽去,纯化为物理过程;
第三步为确定解题思路和方法或建立解题模型;
第四步用所学的知识点分步求解.
四、 典例试题赏析
例1 (2010年·盐城)阅读短文,回答问题:巨磁电阻效应
1988年阿尔贝·费尔和彼得·格林贝格尔发现,在铁、铬相间的三层复合膜电阻中,微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化,这种现象被命名为“巨磁电阻效应”.
更多的实验发现,并非任意两种不同种金属相间的三层膜都具有“巨磁电阻效应”.组成三层膜的两种金属中,有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种,另一种是不易被磁化的其他金属,才可能产生“巨磁电阻效应”.
进一步研究表明,“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时.用R0表示未加磁场时的电阻,R表示加入磁场后的电阻,科学家测得铁、铬组成的复合膜R与R0之比与膜层厚度d(三层膜厚度均相同)的关系如乙图所示.
1994年IBM公司根据“巨磁电阻效应”原理,研制出“新型读出磁头”,将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息.
(1) 以下两种金属组成的三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是____.
A. 铜、银 B. 铁、铜
C. 铜、铝 D.铁、镍
(2) 对铁、铬组成的复合膜,当膜层厚度是1.7nm时,这种复合膜电阻____(选填“具有”或“不具有”)“巨磁电阻效应”.
(3) “新型读出磁头”可将微弱的____信息转化为电信息.
(4) 铁、铬组成的复合膜,发生“巨磁电阻效应”时,其电阻R比未加磁场时的电阻R0____(选填“大”或“小”)得多.
(5) 丙图是硬盘某区域磁记录的分布情况,其中1表示有磁区域,0表示无磁区域.将“新型读出磁头”组成如图所示电路,当磁头从左向右匀速经过该区域过程中,电流表读数变化情况应是丁图中的____.
解析 本题以“巨磁电阻效应”这一新技术应用为载体,要求学生有较好的阅读能力,通过阅读短文和对题中的图表的分析,考查学生阅读审题获取信息、分析判断推理的能力;考查学生分析图象的能力.设计的几个问题循序渐进,环环相扣.该题从考查能力上,具有一定的梯度.比如第1、3小问属于基础性题,学生比较容易上手.第1小问考查学生是否理解“巨磁电阻效应”,辨别可能发生效应的两种金属,难度不大.第3小问考查“新型读出磁头”的能量与信息的转化.而第2小问考查学生能否根据“巨磁电阻效应”发生的条件信息,结合提供的图象乙判断膜层厚度为1.7nm时,“巨磁电阻效应”是否发生,需要学生有一定的分析问题和解释问题能力.本题的拉分点是第4小问,主要考查学生的信息迁移能力,要求学生根据提供的丙图硬盘某区域磁记录的分布情况,进一步推理磁头从左向右匀速运动经过磁盘某区域过程中,电路中电流表的示数变化与对应运动时间t的关系图象,有一定的难度.学生的难点主要集中在磁头移动过程,如何将磁盘上磁记录信息转换为电流示数大小对应的图象,需要应用欧姆定律和相关的数学知识,对学生知识迁移能力有一定的要求.
答案 (1) B (2) 具有 (3) 磁 (4) 小 (5) B
例2 (2009年·江苏省)阅读短文,回答问题.
汽车防冻液
汽车在行驶时,发动机的温度会升得很高.为了确保安全,可用水循环进行冷却.实际上,水中往往还要加入不易挥发的防冻液(原液),加入防冻液后的混合液冬天不容易凝固,长时间开车也不容易沸腾.
有关资料表明,防冻液与水按不同的比例混合,混合液的凝固点、沸点不同,具体数值参见下表(表中防冻液含量是指防冻液在混合液中所占体积的百分比).
在给汽车水箱中加防冻液时,宜使混合液的凝固点比本地常年最低气温低10~15℃.考虑到混合液比热容的减小会影响散热效果,因此,混合液中防冻液的含量不宜过高.
(1) 汽车发动机用水来冷却,这是因为水的____较大.
(2) 在混合液中,如果防冻液含量由30%逐渐增大到90%,则混合液凝固点的变化情况是____.
A. 逐渐升高
B. 逐渐降低
C. 先升高后降低
D. 先降低后升高
(3) 若某地常年最低气温为-15℃,对该地区汽车来说,在下列不同防冻液含量的混合液中,宜选____.
A. 30% B. 40%
C. 60% D. 90%
(4) 请在图中作出混合液沸点与防冻液含量的关系图象;由图象可以推知,防冻液的含量达到75%时,混合液的沸点大约是____℃.
(5) 长时间使用后,汽车水箱中的混合液会减少.与原来相比,混合液的沸点____(选填“升高”、“降低”或“不变”),其原因是____.
解析 本题以“汽车防冻液”为背景,要求学生在新情境下根据题中数据、表格的分析和有关物理量的计算,联系平时所学的物理知识,从多角度综合分析进行答题.考查学生运用信息、分析信息和处理信息的能力,试题对学生知识的迁移能力和审题能力有较高的要求.是一道较有深度解答题.
答案 (1) 比热容 (2) D (3) B 120(数值在119~121以内均正确)
(5) 升高 水由于汽化而减少,防冻液的含量增大
例3 (2011年·株洲)在物理学中,磁感应强度(用字母B表示,国际单位是特斯拉,符号是T)表示磁场的强弱,磁感应强度B越大,磁场越强;磁感线形象、直观描述磁场,磁感线越密,磁场越强.
(1) 图甲为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图.由图可知,该磁极为____极,若在1处放置一个小磁针,当小磁针静止时,其指向应是图乙中的____.
(2) 如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化,则这种电阻叫磁敏电阻.某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象如图丁所示.根据图线可知,磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而____.图线没有过坐标原点,是因为____.
(3) 利用该磁敏电阻的R-B特性曲线可以测量图甲磁场中各处的磁感应强度.
① 将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处.吴力设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路,所提供的实验器材如图丙所示,其中磁敏电阻所处的磁场未画出.请你将该实验电路连接完整.
② 正确接线后,测得的数据如上表所示.该磁敏电阻的测量值为____Ω.
③ 根据该磁敏电阻的R-B特性曲线可知,1处的磁感应强度为____T.
④ 在实验过程中,仅将磁敏电阻从1处移至2处,其它条件不变,那么电流表的示数____,电压表的示数____.(填“增大”、“减小”或“不变”)
(4) 就现有的实验器材和电路,请提出一个有意义的可供探究的物理问题:____.
(5) 在上述电路中,将该磁敏电阻从待测磁场中移出,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为10.0mA时,求滑动变阻器接入电路的阻值.设电源电压为5.50V.
解析 本题通过磁敏电阻这一桥梁将电磁知识与电路知识结合在一起.(1) 考查的是条形磁铁的磁场分布特点,(2) 考查图象的分析,(3) 考查电路知识,(4) 考查串联电路的特点.
答案 (1) N 甲
(2) 增大 放入磁场前,磁敏电阻不为0
(3) ① 如右图 ② 500 ③ 1.0 ④ 增大减小
(4) 磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗? (或磁场分布是否具有空间对称性?或磁极受撞击后磁场强弱是否改变?)
(5) 由图可知,移出磁场时,磁敏电阻为
R = 100Ω
根据欧姆定律,电路中总电阻
R==550Ω
解得滑动变阻器的阻值为
R=(R-R)= 550Ω-100Ω= 450Ω
例4 (2011年·盐城)阅读短文,回答问题:
力传感器在电子秤中的应用
电子秤所使用的测力装置是力传感器.
常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成,其结构示意图如图甲所示.弹簧钢右端固定,在其上、下表面各贴一个相同的应变片.若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F,则弹簧钢发生弯曲,上应变片被拉伸,下应变片被压缩.力越大,弹簧钢的弯曲程度越大.
应变片结构如图乙所示,其中金属电阻丝的阻值对长度变化很敏感.给上、下金属电阻丝提供相等且大小不变的电流,上应变片两引线间电压为U1,下应变片两引线间电压为U2,传感器把这两个电压的差值U(U=U1-U2)输出,用来反映力F的大小.
金属电阻丝的阻值随温度会发生变化,其变化情况如图丙所示.为消除气温变化对测量精度的影响,需分别在上、下应变片金属电阻丝与引线之间串联一只合适的电阻,进行温度补偿.串联合适的电阻后,测量结果不再受温度影响.
(1) 这种力传感器是将力的大小转换为____(电流/电压)的装置.
(2) 外力F增大时,下列说法正确的是 .
A. 上、下应变片金属电阻丝电阻都增大
B. 上、下应变片金属电阻丝电阻都减小
C. 上应变片金属电阻丝电阻减小,下应变片金属电阻丝电阻增大
D. 上应变片金属电阻丝电阻增大,下应变片金属电阻丝电阻减小
(3) 传感器输出的电压U随外力F增大而____.
(4) 进行温度补偿时,应给上金属电阻丝串联阻值随温度升高而____的电阻,下金属电阻丝串联阻值随温度升高而____的电阻.
(5) 如果未进行温度补偿,自由端受到相同的力F作用,该传感器下应变片两端的电压U2冬天比夏天____(大/小).
解析 本题以传感器为背景,将力、电知识融为一体.考查欧姆定律的应用和影响电阻大小的因素,关键知道影响电阻大小的因素是导体的材料、长度、横截面积和温度,难点是根据题目所给信息结合我们所学知识解题.
(1) 从题目所给信息中可知,传感器传输的是电压的差值,用电压的差值来反映力F的大小.
(2) 外力F增大时,上应变片被拉伸,下应变片被压缩,应变片长度发生变化,可知电阻的变化.
(3) 传感器输出的电压表示力F的大小,压力越大电子秤示数越大,也就是输出的电压越大.
(4) 由图丙可知,金属电阻丝的阻值随温度的增大而增大,所以串联的电阻应该是随着温度的升高而减低的电阻.
(5) 冬天温度低,电阻受温度的影响比夏天小,所以电阻增加的小.
答案 (1) 电压 (2) D (3) 增大 (4) 减小 减小 (5) 小
一、 阅读题的特点
(1) 内容的真实性:取材于源于生活、生产及最新科技知识,所提问题紧扣实际.
(2) 载体的多样性:提供信息的载体可以是文字、公式、图片或表格等.
(3) 条件的相关性和隐蔽性:一方面题干所提供的信息有的是多余的,只对叙述物理事实有用,而对解题却无用,对同学们思考和分析形成了干扰;另一方面,求解时往往出现“条件不足”,这就要求同学们必须认真审题,从中挖掘隐含条件.
(4) 知识的迁移性:解答时,要求学生能把学过的知识和方法迁移过来,并应用到新的物理情景之中去.
二、 应试策略
材料阅读题一般文字量大,给出的信息多.这就要求学生要养成耐心读题的习惯,在读题的过程中寻找有价值的信息,并将其与所学的知识联系起来.因为这类题的综合性强,可能与多个知识点有联系,或是运用所学的知识、方法去解决实际问题等.因此,教师在复习教学中要重视强化此类习题的训练,要有意识地对学生进行思维训练,包括阅读能力、搜集筛选信息能力、分析理解能力、建立物理模型、应用知识解决实际问题能力、知识迁移能力等等.
三、 解题方法
解此类题的过程一般由以下四步组成:
第一步是处理信息,包括丢弃与问题无关的干扰信息,找到有用的信息,并使之跟物理知识发生联系;
第二步纯化信息,是把题目中的日常生活、生产或现代科技背景抽去,纯化为物理过程;
第三步为确定解题思路和方法或建立解题模型;
第四步用所学的知识点分步求解.
四、 典例试题赏析
例1 (2010年·盐城)阅读短文,回答问题:巨磁电阻效应
1988年阿尔贝·费尔和彼得·格林贝格尔发现,在铁、铬相间的三层复合膜电阻中,微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化,这种现象被命名为“巨磁电阻效应”.
更多的实验发现,并非任意两种不同种金属相间的三层膜都具有“巨磁电阻效应”.组成三层膜的两种金属中,有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种,另一种是不易被磁化的其他金属,才可能产生“巨磁电阻效应”.
进一步研究表明,“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时.用R0表示未加磁场时的电阻,R表示加入磁场后的电阻,科学家测得铁、铬组成的复合膜R与R0之比与膜层厚度d(三层膜厚度均相同)的关系如乙图所示.
1994年IBM公司根据“巨磁电阻效应”原理,研制出“新型读出磁头”,将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息.
(1) 以下两种金属组成的三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是____.
A. 铜、银 B. 铁、铜
C. 铜、铝 D.铁、镍
(2) 对铁、铬组成的复合膜,当膜层厚度是1.7nm时,这种复合膜电阻____(选填“具有”或“不具有”)“巨磁电阻效应”.
(3) “新型读出磁头”可将微弱的____信息转化为电信息.
(4) 铁、铬组成的复合膜,发生“巨磁电阻效应”时,其电阻R比未加磁场时的电阻R0____(选填“大”或“小”)得多.
(5) 丙图是硬盘某区域磁记录的分布情况,其中1表示有磁区域,0表示无磁区域.将“新型读出磁头”组成如图所示电路,当磁头从左向右匀速经过该区域过程中,电流表读数变化情况应是丁图中的____.
解析 本题以“巨磁电阻效应”这一新技术应用为载体,要求学生有较好的阅读能力,通过阅读短文和对题中的图表的分析,考查学生阅读审题获取信息、分析判断推理的能力;考查学生分析图象的能力.设计的几个问题循序渐进,环环相扣.该题从考查能力上,具有一定的梯度.比如第1、3小问属于基础性题,学生比较容易上手.第1小问考查学生是否理解“巨磁电阻效应”,辨别可能发生效应的两种金属,难度不大.第3小问考查“新型读出磁头”的能量与信息的转化.而第2小问考查学生能否根据“巨磁电阻效应”发生的条件信息,结合提供的图象乙判断膜层厚度为1.7nm时,“巨磁电阻效应”是否发生,需要学生有一定的分析问题和解释问题能力.本题的拉分点是第4小问,主要考查学生的信息迁移能力,要求学生根据提供的丙图硬盘某区域磁记录的分布情况,进一步推理磁头从左向右匀速运动经过磁盘某区域过程中,电路中电流表的示数变化与对应运动时间t的关系图象,有一定的难度.学生的难点主要集中在磁头移动过程,如何将磁盘上磁记录信息转换为电流示数大小对应的图象,需要应用欧姆定律和相关的数学知识,对学生知识迁移能力有一定的要求.
答案 (1) B (2) 具有 (3) 磁 (4) 小 (5) B
例2 (2009年·江苏省)阅读短文,回答问题.
汽车防冻液
汽车在行驶时,发动机的温度会升得很高.为了确保安全,可用水循环进行冷却.实际上,水中往往还要加入不易挥发的防冻液(原液),加入防冻液后的混合液冬天不容易凝固,长时间开车也不容易沸腾.
有关资料表明,防冻液与水按不同的比例混合,混合液的凝固点、沸点不同,具体数值参见下表(表中防冻液含量是指防冻液在混合液中所占体积的百分比).
在给汽车水箱中加防冻液时,宜使混合液的凝固点比本地常年最低气温低10~15℃.考虑到混合液比热容的减小会影响散热效果,因此,混合液中防冻液的含量不宜过高.
(1) 汽车发动机用水来冷却,这是因为水的____较大.
(2) 在混合液中,如果防冻液含量由30%逐渐增大到90%,则混合液凝固点的变化情况是____.
A. 逐渐升高
B. 逐渐降低
C. 先升高后降低
D. 先降低后升高
(3) 若某地常年最低气温为-15℃,对该地区汽车来说,在下列不同防冻液含量的混合液中,宜选____.
A. 30% B. 40%
C. 60% D. 90%
(4) 请在图中作出混合液沸点与防冻液含量的关系图象;由图象可以推知,防冻液的含量达到75%时,混合液的沸点大约是____℃.
(5) 长时间使用后,汽车水箱中的混合液会减少.与原来相比,混合液的沸点____(选填“升高”、“降低”或“不变”),其原因是____.
解析 本题以“汽车防冻液”为背景,要求学生在新情境下根据题中数据、表格的分析和有关物理量的计算,联系平时所学的物理知识,从多角度综合分析进行答题.考查学生运用信息、分析信息和处理信息的能力,试题对学生知识的迁移能力和审题能力有较高的要求.是一道较有深度解答题.
答案 (1) 比热容 (2) D (3) B 120(数值在119~121以内均正确)
(5) 升高 水由于汽化而减少,防冻液的含量增大
例3 (2011年·株洲)在物理学中,磁感应强度(用字母B表示,国际单位是特斯拉,符号是T)表示磁场的强弱,磁感应强度B越大,磁场越强;磁感线形象、直观描述磁场,磁感线越密,磁场越强.
(1) 图甲为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图.由图可知,该磁极为____极,若在1处放置一个小磁针,当小磁针静止时,其指向应是图乙中的____.
(2) 如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化,则这种电阻叫磁敏电阻.某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象如图丁所示.根据图线可知,磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而____.图线没有过坐标原点,是因为____.
(3) 利用该磁敏电阻的R-B特性曲线可以测量图甲磁场中各处的磁感应强度.
① 将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处.吴力设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路,所提供的实验器材如图丙所示,其中磁敏电阻所处的磁场未画出.请你将该实验电路连接完整.
② 正确接线后,测得的数据如上表所示.该磁敏电阻的测量值为____Ω.
③ 根据该磁敏电阻的R-B特性曲线可知,1处的磁感应强度为____T.
④ 在实验过程中,仅将磁敏电阻从1处移至2处,其它条件不变,那么电流表的示数____,电压表的示数____.(填“增大”、“减小”或“不变”)
(4) 就现有的实验器材和电路,请提出一个有意义的可供探究的物理问题:____.
(5) 在上述电路中,将该磁敏电阻从待测磁场中移出,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为10.0mA时,求滑动变阻器接入电路的阻值.设电源电压为5.50V.
解析 本题通过磁敏电阻这一桥梁将电磁知识与电路知识结合在一起.(1) 考查的是条形磁铁的磁场分布特点,(2) 考查图象的分析,(3) 考查电路知识,(4) 考查串联电路的特点.
答案 (1) N 甲
(2) 增大 放入磁场前,磁敏电阻不为0
(3) ① 如右图 ② 500 ③ 1.0 ④ 增大减小
(4) 磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗? (或磁场分布是否具有空间对称性?或磁极受撞击后磁场强弱是否改变?)
(5) 由图可知,移出磁场时,磁敏电阻为
R = 100Ω
根据欧姆定律,电路中总电阻
R==550Ω
解得滑动变阻器的阻值为
R=(R-R)= 550Ω-100Ω= 450Ω
例4 (2011年·盐城)阅读短文,回答问题:
力传感器在电子秤中的应用
电子秤所使用的测力装置是力传感器.
常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成,其结构示意图如图甲所示.弹簧钢右端固定,在其上、下表面各贴一个相同的应变片.若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F,则弹簧钢发生弯曲,上应变片被拉伸,下应变片被压缩.力越大,弹簧钢的弯曲程度越大.
应变片结构如图乙所示,其中金属电阻丝的阻值对长度变化很敏感.给上、下金属电阻丝提供相等且大小不变的电流,上应变片两引线间电压为U1,下应变片两引线间电压为U2,传感器把这两个电压的差值U(U=U1-U2)输出,用来反映力F的大小.
金属电阻丝的阻值随温度会发生变化,其变化情况如图丙所示.为消除气温变化对测量精度的影响,需分别在上、下应变片金属电阻丝与引线之间串联一只合适的电阻,进行温度补偿.串联合适的电阻后,测量结果不再受温度影响.
(1) 这种力传感器是将力的大小转换为____(电流/电压)的装置.
(2) 外力F增大时,下列说法正确的是 .
A. 上、下应变片金属电阻丝电阻都增大
B. 上、下应变片金属电阻丝电阻都减小
C. 上应变片金属电阻丝电阻减小,下应变片金属电阻丝电阻增大
D. 上应变片金属电阻丝电阻增大,下应变片金属电阻丝电阻减小
(3) 传感器输出的电压U随外力F增大而____.
(4) 进行温度补偿时,应给上金属电阻丝串联阻值随温度升高而____的电阻,下金属电阻丝串联阻值随温度升高而____的电阻.
(5) 如果未进行温度补偿,自由端受到相同的力F作用,该传感器下应变片两端的电压U2冬天比夏天____(大/小).
解析 本题以传感器为背景,将力、电知识融为一体.考查欧姆定律的应用和影响电阻大小的因素,关键知道影响电阻大小的因素是导体的材料、长度、横截面积和温度,难点是根据题目所给信息结合我们所学知识解题.
(1) 从题目所给信息中可知,传感器传输的是电压的差值,用电压的差值来反映力F的大小.
(2) 外力F增大时,上应变片被拉伸,下应变片被压缩,应变片长度发生变化,可知电阻的变化.
(3) 传感器输出的电压表示力F的大小,压力越大电子秤示数越大,也就是输出的电压越大.
(4) 由图丙可知,金属电阻丝的阻值随温度的增大而增大,所以串联的电阻应该是随着温度的升高而减低的电阻.
(5) 冬天温度低,电阻受温度的影响比夏天小,所以电阻增加的小.
答案 (1) 电压 (2) D (3) 增大 (4) 减小 减小 (5) 小