淺談中考物理雙效率題的解題方法
——以電熱綜合題為例

黃 瑩

(江蘇省鎮江市江南學校 212001)

初中物理測驗中有一類題型，它涉及多種能量之間的轉化.例如能量A轉化為能量B,能量B再轉化為能量C，若每次能量的轉化都不是理想情況，而是存在一定的損耗，那么必然兩次轉化的效率均小于100%，我們把這樣涉及多種能量的轉化和計算的題型稱為雙效率題.

一、分析題型、總體把握

縱觀筆者所在地近幾年的中考物理試題，不難發現此類型的題目有如下幾個特點：

1.分值大、權位重

本地區2014年—2017年連續四年在計算、甚至壓軸題中出現雙效率題，分值和重要性不言而喻.中考物理試題就是一線教師教學的指揮棒，這樣的中考動向讓我們必須對這類題型給于足夠重視.

2.綜合程度強

由于題目涉及多種能量的轉化和計算，所以題目中涉及的知識綜合程度較強.例如電熱綜合、力熱綜合、電磁綜合等等.從難度系數上來說，它屬于7∶2∶1中的“2”，屬于中上難度的題型，也是讓學生間拉開分數差距，凸顯試題區分度的重點題型.

3.能力要求高

這類題型題目中涉及的物理量往往都有錯綜復雜的關系，頭緒一多，學生在處理起來就顯得吃力、甚至無從下手，因此雙效率題對學生的能力還是有較高要求的，掌握這種題型的解題方法對于學生而言是非常必要的.

下面筆者就以一道電熱綜合題為例，談一談這類題型的解題方法.

二、典型例題、到位分析

例題全球最大的太陽能飛機依靠太陽能為平均功率為10KW的電動機提供動力，某日，日照持續15h，白天一部分電能全部給超輕薄鋰離子電池充電，其充電效率為90%.夜間飛行時，如果鋰離子電池將儲備的能量全部釋放，為電動機提供動力.

(1)求飛機上的電動機工作一天消耗的電能W.

(2)求太陽能電池板提供給鋰離子充電的電能W充.

(3)若每秒每平方米太陽能電池板接收太陽輻射的功率為250W/(s·m2),則覆蓋在飛機表面的太陽能電池板的面積S至少為多少？(保留一位小數)

解(1)飛機的電動機功率為10KW，飛機晝夜不停的飛行24h.W=P×t=10kw×24h=240kw·h

(2)充電效率：鋰離子電能的90%轉化為飛機夜間飛行所需的電能.白天日照持續15h，晚上飛機飛行時間為9h.

飛機夜間飛行9h的消耗的電能為W′

W′=P×t晚上=10kw×9h=900kw·h

太陽能電池板提供給鋰離子充電的電能W充.

(3)飛機一天消耗的總電能W電

W電=W白+W充=150kw·h+100kw·h=250 kw·h

由于每秒每平方米太陽輻射的功率為250W，且白天日照時間為15h,假設太陽能電池板的面積為S，則：

E=P·S·t

三、方法提煉、科學有效

我們可以嘗試借這道題來歸納解雙效率題的一般方法，進而由特殊到一般、應用遷移、舉一返三.筆者把解題過程分為下列幾個步驟：

1.挑重點：篩選出題目中對解題有用的條件

很多地區中考計算題、壓軸題都有一個共同特點：題目長、閱讀量大.就拿本道題為例，雖然題目體現了物理來源于生活，與生活聯系緊密，但“2016年7月26日，全球最大的太陽能飛機陽光動力2號降落在阿聯酋阿布扎比機場，完成人類首次太陽能環球飛行的壯舉”、 “首次實現晝夜飛行而不耗費一滴燃油，成功地向人們傳播了新能源的理念”，這兩句話與解題并沒有太大關系，這樣的題干閱讀時可以一帶而過，把分析重點放在后面的數據關系上.

2.理轉化：看明白題目中涉及哪幾種能量之間的轉化

理出題目中涉及的幾種能量.一般會涉及到的能量有太陽能、電能、機械能、內能、風能、水能等，回憶起計算這些能量的公式.可以直接套用公式的能量有：電能W電=Pt；熱傳遞過程中吸收或放出的熱量Q=cmΔt

燃料燃燒放出的熱量Q=mq、Q=vq；機械能W機=Pt、W機=Fs

需要根據具體情況確定能量大小的有太陽能、風能、水能等.例如本題中太陽能的大小需要根據接受太陽能輻射的功率、光照時間和太陽能電池板的面積來確定，因此公式為E=pst.

3.清邏輯：弄清涉及轉化效率的幾個物理量之間的邏輯關系

理解各物理量之間的邏輯關系是解題的關鍵，我們可以用思維導圖的形式展示各物理量之間的關系.本題中太陽能的25%轉化為電能，電能又分為白天飛機消耗的電能和晚上給電池充電的電能，而晚上電池能量的90%轉化為夜間飛機飛行的動力.

如上圖這樣的分析方法清晰了各物理量之間的邏輯關系，從而進一步確定各物理量求得的先后順序，明確解題思路.

4明思路：理清解題步驟、效率水到渠成

在這里充電電能W充相當于總功，飛機夜間飛行的動力W′相當于有用功，因此已知W′的情況下，應用W′除以90%才能得到充電電能W充.

通過對這道例題的分析，我們不難發現做物理題最忌諱沒有思路的埋頭瞎做，縱觀整道題，理出解題思路，明確物理量求得的先后順序，正確利用公式及變形公式才是合理的解題方法.