1、張朝陽(yáng)解析山東高考物理期末題
2024年6月30日，搜狐創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官、博士張朝陽(yáng)物理博士，在他的自制專欄《張朝陽(yáng)的物理課》期末題中分析了2024年山東省高考高中生物理試卷。這道難度極高的電磁題考驗(yàn)了學(xué)生們對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)學(xué)等多個(gè)物理知識(shí)領(lǐng)域的綜合應(yīng)用能力。
張朝陽(yáng)以其深厚的物理基礎(chǔ)和豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，為學(xué)生解決這一問(wèn)題開(kāi)辟了新思路。他不僅利用幾何分析、動(dòng)能定理等高中知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)的講解，而且借助微分方程的推導(dǎo)方法，給出了更加深入、全面的解答。這無(wú)疑為高中生提供了寶貴的學(xué)習(xí)資源，豐富了他們處理期末題的方法論。
2. 問(wèn)題概述
在這份山東高考物理試卷的最后一題中，考生需要在精密的物理實(shí)驗(yàn)裝置中解決三個(gè)子問(wèn)題：
第一個(gè)問(wèn)題是求使粒子垂直入射到擋板小孔上的加速電壓；
第二個(gè)問(wèn)題是，當(dāng)粒子以最小速度從小孔中噴出并以勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，求第一象限內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向；
第三個(gè)問(wèn)題是，當(dāng)加速電壓為一定值時(shí)，求粒子從小孔噴出后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中最接近y軸位置的坐標(biāo)。
本題涉及電磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的綜合應(yīng)用，難度可見(jiàn)一斑。如果僅僅依靠高中的知識(shí)儲(chǔ)備，可能很難一下子解決這些復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題。
3. 逐步分析與解決
第一個(gè)問(wèn)題
對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，粒子從加速器發(fā)射出來(lái)后，垂直入射到磁場(chǎng)區(qū)域，然后從小孔垂直噴射出來(lái)。這個(gè)過(guò)程可以看作是一個(gè)幾何問(wèn)題。
根據(jù)洛倫茲力，我們知道粒子在磁場(chǎng)中會(huì)做圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑R、粒子的速度v和磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間的關(guān)系為：
R = mv/qB
其中 m 是粒子質(zhì)量，q 是粒子電荷。由于粒子垂直入射，運(yùn)動(dòng)半徑為R=L/2。將其代入上式，即可求得粒子的速度v。
根據(jù)動(dòng)能定理，可以計(jì)算出加速電壓U的大小：
U = mv^2/2q
通過(guò)應(yīng)用這種幾何分析和動(dòng)能定理，可以得到第一個(gè)問(wèn)題的答案。
第二個(gè)問(wèn)題
第二個(gè)問(wèn)題分為兩部分：首先，要求粒子以最小的速度從小孔中噴出；其次求出此時(shí)第一象限電場(chǎng)的大小和方向。
為了使粒子以最小的速度從小孔中噴出，關(guān)鍵是使其半徑盡可能小。根據(jù)前面的分析，半徑越小，速度越小。因此，只有當(dāng)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)半徑等于三角形OMN的高度h時(shí)，才能滿足這個(gè)條件。
通過(guò)幾何關(guān)系，我們可以求出此時(shí)的速度。然后利用動(dòng)能定理網(wǎng)校頭條，可以計(jì)算出相應(yīng)的加速電壓。
接下來(lái)，我們需要確定電場(chǎng)的大小和方向。由于粒子想要以均勻的速度沿直線運(yùn)動(dòng)，因此電場(chǎng)力必須與洛倫茲力精確平衡。通過(guò)力的平衡條件，可以得到電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向。
問(wèn)題3
第三題給出了具體的加速電壓，要求找到粒子從小孔噴出后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中最接近y軸的位置坐標(biāo)。
這個(gè)問(wèn)題需要使用微分方程來(lái)解析解決。
首先根據(jù)動(dòng)能定理計(jì)算粒子入射到三角形區(qū)域時(shí)的速度。然后利用洛倫茲力得到三角形區(qū)域內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的軌跡方程。
通過(guò)求解運(yùn)動(dòng)方程，我們可以得到粒子從小孔噴出后在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下最接近y軸的位置坐標(biāo)。
可見(jiàn)，這個(gè)問(wèn)題的復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了高中物理知識(shí)的范圍。但張朝陽(yáng)憑借自己深厚的物理基礎(chǔ)，運(yùn)用微分方程等數(shù)學(xué)工具，提供了全面細(xì)致的分析過(guò)程，為學(xué)生提供了獨(dú)特的解題思路。
4、張朝陽(yáng)的教學(xué)方法
在整個(gè)視頻講解過(guò)程中，張朝陽(yáng)展示了豐富的教學(xué)功底和專業(yè)素質(zhì)。
首先，他采取了“快走”的方式，簡(jiǎn)單地走完了第一個(gè)問(wèn)題和第二個(gè)問(wèn)題的答案。這樣做的目的是讓學(xué)生對(duì)整個(gè)問(wèn)題有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)的深入分析做好鋪墊。
然后，他對(duì)每個(gè)子問(wèn)題進(jìn)行了一步步深入的分析。無(wú)論是幾何分析、動(dòng)能定理，還是微分方程，他都能說(shuō)得頭頭是道、條理清晰，即使再?gòu)?fù)雜的問(wèn)題在他的解釋下也變得容易理解。
此外，張朝陽(yáng)還擅長(zhǎng)比較不同的解決方法。例如，在第三題中，他使用高中生熟悉的步速法進(jìn)行微分方程推導(dǎo)和分析。這種“比較學(xué)習(xí)”的方法不僅可以幫助學(xué)生更好地理解問(wèn)題的本質(zhì)，還可以啟發(fā)他們更多地思考問(wèn)題的不同解決方案。
值得一提的是，張朝陽(yáng)在整個(gè)講解過(guò)程中始終保持著活潑的語(yǔ)言風(fēng)格和豐富的板書(shū)輔助。這不僅使原本晦澀難懂的物理問(wèn)題變得更容易理解，也增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更好地吸引他們的注意力。
總的來(lái)說(shuō)，張朝陽(yáng)在最后一題的講解中充分發(fā)揮了自己深厚的物理基礎(chǔ)和豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。無(wú)論是他對(duì)問(wèn)題的精準(zhǔn)把握，還是教學(xué)方法的恰當(dāng)運(yùn)用，他都成為了學(xué)生眼中的“物理大師”。這無(wú)疑為廣大高中生在處理高考期末題時(shí)提供了極具參考價(jià)值的學(xué)習(xí)資源。
五、啟示與思考
通過(guò)張朝陽(yáng)的精彩講解，我們不難發(fā)現(xiàn)，解決物理問(wèn)題的關(guān)鍵往往在于各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的靈活運(yùn)用和綜合運(yùn)用。即使是一個(gè)集成度高、復(fù)雜的問(wèn)題，只要掌握了基礎(chǔ)知識(shí)并能靈活運(yùn)用，就能找到解決方案。
這無(wú)疑給廣大高中生敲響了警鐘：備考物理高考時(shí)高中物理第三題解析，不能簡(jiǎn)單地死記硬背公式、定理，而必須注重培養(yǎng)綜合應(yīng)用能力。只有真正理解和掌握每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的本質(zhì)高中物理第三題解析，才能靈活應(yīng)對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題，找到最優(yōu)的解決方案。
此外，張朝陽(yáng)的教學(xué)方法也給我們一些啟示。他善于運(yùn)用“快走”、“比較學(xué)習(xí)”等方法引導(dǎo)學(xué)生先有整體了解，再進(jìn)行深入了解。這不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且有利于培養(yǎng)他們獨(dú)立思考、多角度分析問(wèn)題的能力。
我們可以在日常學(xué)習(xí)中多運(yùn)用這些教學(xué)方法。例如，在解決復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，首先提供一個(gè)簡(jiǎn)單的版本讓學(xué)生先嘗試，然后逐漸增加難度，引導(dǎo)他們思考不同解決方案的優(yōu)缺點(diǎn)。或者在教授新知識(shí)時(shí)，先讓學(xué)生對(duì)整體有感性認(rèn)識(shí)，然后再深入闡述細(xì)節(jié)。
總之，張朝陽(yáng)的物理課不僅為學(xué)生們解開(kāi)了一道高考難題之謎，還為我們提供了一些寶貴的教學(xué)啟發(fā)。我相信，只要我們努力學(xué)習(xí)，利用好這些經(jīng)驗(yàn)，將來(lái)一定會(huì)取得更好的成績(jī)。
六、結(jié)論
2020年以來(lái)，搜狐創(chuàng)始人張朝陽(yáng)通過(guò)自創(chuàng)的“張朝陽(yáng)物理課”專欄，為全國(guó)高中生提供優(yōu)質(zhì)物理課程。他不僅擁有深厚的物理背景，而且教學(xué)能力出色，深受學(xué)生歡迎。
在本期山東高考物理最后一題的講解中，張朝陽(yáng)再次展現(xiàn)了他獨(dú)特的教學(xué)風(fēng)格。他不僅能從基本概念入手，還能運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)學(xué)工具進(jìn)行深入分析，為學(xué)生提供全方位的解題思路。同時(shí)，他生動(dòng)的講解和富有創(chuàng)意的教學(xué)方法也讓原本晦澀難懂的物理問(wèn)題變得更加容易理解。
相信通過(guò)張朝陽(yáng)的精彩課堂，廣大高中生不僅能提高解決高考期末題的能力，還能學(xué)到寶貴的學(xué)習(xí)方法和經(jīng)驗(yàn)。未來(lái)，只要他們努力學(xué)習(xí)，堅(jiān)持下去，我相信他們一定能在高考中取得優(yōu)異的成績(jī)，實(shí)現(xiàn)自己的理想，實(shí)現(xiàn)人生的價(jià)值。