专题四  学科综合与渗透题的分类与解法

 学科综合与渗透题可分为学科内综合与渗透和学科间综合与渗透两大类．

    学科内综合题常常是考卷中的压轴题，其特点是含有多个物理过程作为研究对象，运用多个物理概念和规律，难度大，区分度高，探究综合题的命题趋势和规律，研究压轴题的解题技能技巧将成为初三毕业生关注的焦点问题．   

    现代科学文化知识的发展，一方面愈来愈分支，一方面愈来愈集合，学科间综合素质教育具有集合性特征，意在培养综合性素质人才，跨学科与渗透综合考查，以学科知识为栽体，以知识点渗透、交叉、关联、融合、综合为纽带，一方面考查各学科基本知识，一方面考查具有集合性特征的基本能力及基本方法．

一、学科内综合与渗透题

    学科内综合与渗透题往往是力、电综合或热、电综合或力、热、电有机综合．从设问的内容看，有递进式，即题中有两个以上的小问，所问的内容依次深入，问题的难度依次增加，前、后问间有密切的牵连，前一问解答的正确与否将直接影响到下一问的解答；另有并列式，题中各个小问的解答各自独立，彼此并列，互不包含、互不影响，前一问做错了，不影响对后一间的正确解答．

    解答各种综合与渗透题的思维方法一般有以下三种：

    (1)分析法：就是从待求量出发，充分利用题设条件。和已知量，找出与待求量相关的公式，然后看公式中的其他量是否已知，如有未知的，再寻找与此未知量有关的公式……这样一步步追根求源，直到全部已知为止，最后再把分析过程“颠倒”过来即为解题过程．

    (2)综合法：与分析法的解题思路恰好相反，它是从已知条件人手，对所研究的对象的物理过程做出准确的分析和判断，然后利用物理规律将已知量与未知量联系起来，层层推进，步步深入，逐步导出所要求的物理量，同时也就完成了解题的全过程，体现出由因求果的思维方式．

    (3)整体法：就是把看起来彼此独立的两(几)个物体，作为一个整体进行分析研究，这种方法不受构成整体的几个物体相互间的制约与影响，从而使复杂的问题变得简单易解．

   例题1 (黄冈)圻河水电站1h内约有1.08×10⁷kg的水从50m高处落下，水的重力做的功相当于完全燃烧多少焦炭所放出的热量?(焦炭的热值q=3.0×l0⁷J／kg)

    解析  水电站是利用水能发电，水从高处落下，重力做功，水的重力势能转化为水轮机的动能，水轮机的机械能转化为发电机的电能；火电站是利用燃料燃烧释放出的能量发电，燃料燃烧，燃料的化学能转化为水蒸气的内能，水蒸气的内能转化为蒸汽机的机械能，蒸汽机的机械能转化为发电机的电能．

    答案  1.08×107kg水从50m高处落下重力做功W＝Gh＝mgh＝1.08×10⁷×10×50 J，燃烧m′焦炭释放内能Q_放＝qm′  则m′=W/q=1.08×10⁷×10×50 J/3.0×l0⁷J／kg=180Kg.这是一道根据功热等当性设置的力、热综合题，由题设功热等当关系求解．

    例题2  一台发电机输出额定功率为50 kW，输出电压为220V，这台发电机最多给多少盏“PZ220—40”电灯供电?若发电机由水轮机带动，重力做功的70％可以转化为电能，水冲击水轮机的流量为50m³／min，则水源的高度不得少于多少米?

    解析  水的重力做功，机械能转化为电能，转化效率为70％．

    (1)设这台发电机最多可给n盏40 W电灯供电，50×10³w=n×40W  , n=(50×10³／40)=盏=1250盏．   

    (2)设水源的高度至少为h，1 min内50 m³的水从h高处落下，重力做功W＝Gh＝mgh＝ρVgh，其功率P＝W/t＝ρVgh/t，由机械能与电能的转化效率P×70％＝P′，则h＝P′t/(ρVg×0.7)＝8.7 m．  

例题3  小刚家住在一座七层楼的四楼，每层楼高3m，他家在楼顶上安装了一台电辅式太阳能热水器，其热水器的铭牌如下表所示． (1)热水器的水箱距地面的高度为1 m，小刚家热水喷头距地面1.6 m，则小刚家热水喷头内水的压强是多少?(2)若每平方米热水器上在1 h内得到的太阳辐射能平均为2.8×10⁶J，每天能接收太阳能的时间为10h，此热水器将接收到的太阳能的50％转化为水的内能，初温20℃的水一天内水温升高到多少?(3)若某天傍晚时的水温只有30℃，采用电辅式加热器将一箱水加热到50℃，需要多长时间?

    解析  第(1)问由液体压强公式p＝ρhg求解，第(2)问由光热转化率E·50％=cm(t一t。)求解，第(3)问由电热关系PT=cm(t′一t₀′)求解．   

(1)热水喷头内水的压强:p=ρgh=1×10³×[l+3×3+(3一l.6)]×10Pa＝1.14×10⁵Pa． 

(2)热水器10 h接收的太阳能:E＝2.8×10⁶×l.2×10 J＝3.36×10⁷J，

由光热转化率:E×50％=cm(t—t₀)=cρV(t—t₀)，t=(E×0.5/ cρV )+t₀= 60℃． 

(3)电流产生热量Q＝PT，水由30℃升高到50℃吸热Q_吸=cm(t′一t₀′)=cpV(t′一t₀′)，依题意Q=Q_吸,则T=cpV(t′－to′)/P＝4.2×10³s．

    小结  这是一道力、电综合题，从大阳能热水器切入，由相关关系联立求解，由题设要求分离求解．