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1、从高考物理压轴题分析看解题思想方法 杜建国2019年4月2日 高考试题的命制 一是体现物理学的核心 核心知识 主干知识 核心概念和规律 核心思想和方法 学科核心素养 二是难度 体现在问题情境的复杂成度和多物体相互作用 考查把复杂问题简单化的能力以及应用数学解决物理问题的能力 破解方法 一是认真的读题 体现高考要求的关键能力中的 独立思考能力 注重关键的 字 及定语 通过画图 标出各量 把抽象的文字转化为直观的图像 分析出多过程中的各状态量 分析能力 二是通过分析力和运动状态 确定态与态之间所遵循的物理规律 建构模型 选择最佳的物理规律列出方程 注意矢量方程的方向性 三是注重思想方法 高中物理表
2、征 状态 的物理量有 速度 加速度 动能 势能 动量 状态 方程有 F ma 单体 动量守恒方程和能量守恒方程 多体 表征过程的量有 位移 时间 冲量 功表征过程方程有 动量定理 动能定理 运动学公式 试题命制的难易区分 容易题 知识点单一状态少 两态一过程 单体 一个物体 难题 知识点多 综合 状态多 三态两过程 四态三过程 多体 多个物体 强化把情境与知识相关联的意识 运用物理知识解决实际问题能力的高低 往往取决于学生将情境与知识相联系的水平 例如 是否能把情境中的一段经历转化为一个物理探究过程 是否能把情境的故事情节转化为某种物理现象 是否能把描述情境的文字转化为物理表述 是否能把情境中
3、需要完成的工作转化为相应的物理问题 我们常说某个问题很 活 其 活 的本质之一在于情境的转化 能不能把问题中的实际情境转化成解决问题的物理情境 建立相应的物理模型 这是应用物理观念思考问题 应用物理知识分析解决问题的关键 试题命制的难度体现 从物理学科核心素养 试题情境和知识内容的要求等方面科学合理地设计试题难度 可根据物理学科核心素养的水平层次 试题情境的复杂性或新颖性 知识要求的深度或广度等多方面来设计试题的难度 知识内容应具有代表性 要根据考核目标 按照课程标准中的课程内容要求 抽取具有代表性的核心物理概念 规律 思想和方法等内容设计试题 要反映物理学的知识结构和基本规律 选择题的题干要
4、围绕 个中心 选择项的错误选项要具有较强的干扰性 能反映学生的典型错误 高考 高考的核心立场 三位一体 立德树人服务选拔导向教学 高考的考查目标 四层 必备知识 关键能力 学科素养 核心价值 高考的考查内容 四翼 基础性 综合性 应用性 创新性 为什么考 怎么考 考什么 主宰机械运动 主宰电 磁 光运动 时空 质能 运动 主宰微观粒子运动 高中物理的核心知识 实物与场 粒子与波 运动学 描述匀变速直线运动 力学 力的概念和运算 牛顿运动定律 力和运动关系 曲线运动和圆周运动能量 机械能及能量守恒 动量动量定律机械振动机械波 都在描述同一个大的问题 那就是力和运动的关系 以及在其相互影响下的能量
5、变化情况 静电学和电路 很大的篇幅其实是在介绍带电物体之间以及带电体在电场中会产生力的作用 磁场和电磁感应 左手定则和右手定则 物理考试中 最大的难点就出现在这一部分 而左手定则描述的 是通电导线 带点粒子在磁场中受力等情况 还是力和运动 高中物理的核心是力和运动 而力和运动的核心是牛顿三个定律 第二定律 关于物体力和运动定量关系 宏观看高中教材核心 六个字母的故事 匀变速直线运动匀速圆周运动平抛运动 F v1 v2 t x m 法国物理学家庞加莱说 物理是从一系列的事实 公式和法则上建立起来的 就像房子是用砖切成的一样 如果把一系列的事实 公式和法则就看成物理 那就像把一堆砖看成房子一样 重
6、力弹力摩擦力电场力磁场力 应用动力学和能量观点分析多过程问题 带电体在电场和重力场中的多过程运动 类平抛分解的思想 临界状态分析和临界条件的确定 思想方法 等式变不等式 微元 获取图像信息 竖直方向动量守恒等 动力学 微元法 法拉第定律 左右手及楞次定律 物理历年高考常用的23个物理模型 模型 1 超重和失重模型 2 斜面模型 3 连接体模型 4 上抛和平抛模型 5 轻绳 轻杆和轻弹簧模型 6 竖直平面内的圆周运动模型 7 天体运动模型 8 汽车启动 模型 9 碰撞模型 10 滑块模型 11 人船模型模型 12 传送带模型 13 带电粒子在电磁场中的运动模型 14 电磁场中的单棒运动模型 15
7、 磁流体发电机模型 16 理想变压器 远距离输电 模型 17 限流分压法测电阻模型 18 半偏法测电阻模型 19 玻尔模型模型 20 核反应模型 21 简谐运动模型 22 振动和波模型 23 光学模型 牛顿运动定律应用 例1 2015全国2卷25 20分 下暴雨时 有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害 某地有一倾角为 37 sin37 的山坡C 上面有一质量为m的石板B 其上下表面与斜坡平行 B上有一碎石堆A 含有大量泥土 A和B均处于静止状态 如图所示 假设某次暴雨中 A浸透雨水后总质量也为m 可视为质量不变的滑块 在极短时间内 A B间的动摩擦因数 1减小为 B C间的动摩擦因数 2减小为
8、0 5 A B开始运动 此时刻为计时起点 在第2s末 B的上表面突然变为光滑 2保持不变 已知A开始运动时 A离B下边缘的距离l 27m C足够长 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 取重力加速度大小g 10m s2 求 1 在0 2s时间内A和B加速度的大小 2 A在B上总的运动时间 初态 t 0VA0 0VB0 0 1 3 8 2 0 5 态2 t 2sV 1 VB1 1 0 2 0 5分析B受力 B做匀减速运动 B停下用时t2 状态3 t 3sV 2 VA1 a1 t2VB2 0 1 0 状态4 t 2 t2 t3V 3 VB3 0 1 0 建模 A B都做初速为0的匀加速运动运动 A继续匀加
9、速 B做匀减速运动 B静止 A继续做匀加速运动 X 12m 27t2 1s A在板上以V 2为初速再滑15m 用时t3 例题 2015全国1卷 25 20分 一长木板置于粗糙水平地面上 木板左端放置一小物块 在木板右方有一墙壁 木板右端与墙壁的距离为4 5m 如图 a 所示 t 0时刻开始 小物块与木板一起以共同速度向右运动 直至t 1s时木板与墙壁碰撞 碰撞时间极短 碰撞前后木板速度大小不变 方向相反 运动过程中小物块始终未离开木板 已知碰撞后1s时间内小物块的v t图线如图 b 所示 木板的质量是小物块质量的15倍 重力加速度大小g取10m s2 求 1 木板与地面间的动摩擦因数 1及小物
10、块与木板间的动摩擦因数 2 2 木板的最小长度 3 木板右端离墙壁的最终距离 状态1 V0 M板 15M块 状态2 与墙碰撞前 共同速度为V1 状态3 碰撞后 板与块开始相向运动 速度大小皆为V1相对静止时速度为V2 状态4 恰达到共同速度V2 块未滑下板 状态5 以相同速度V2运动至停止V3 0 建模 匀减速运动 从图像获取信息V1 4m s t 1sa2 2g 与墙壁碰撞 能量守恒 二者皆做匀减速运动 二者一起做匀减速运动 S板 S木块 L 练 2017全国3卷25 20 如图 两个滑块A和B的质量分别为mA 1kg和mB 5kg 放在静止于水平地面上的木板的两端 两者与木板间的动摩擦因数
11、均为 1 0 5 木板的质量为m 4kg 与地面间的动摩擦因数为 2 0 1 某时刻A B两滑块开始相向滑动 初速度大小均为v0 3m s A B相遇时 A与木板恰好相对静止 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 取重力加速度大小g 10m s2 求 1 B与木板相对静止时 木板的速度 2 A B开始运动时 两者之间的距离 机械能动力学和能量观点 例题 2016全国1卷 25 18分 如图 一轻弹簧原长为2R 其一端固定在倾角为37 的固定直轨道AC的底端A处 另一端位于直轨道上B处 弹簧处于自然状态 直轨道与一半径为R的光滑圆弧轨道相切于C点 AC 7R A B C D均在同一竖直平面内 质量为m的
12、小物块P自C点由静止开始下滑 最低到达E点 未画出 随后P沿轨道被弹回 最高到达F点 AF 4R 已知P与直轨道间的动摩擦因数 1 4 重力加速度大小为g 取sin37 cos37 1 求P第一次运动到B点时速度的大小 2 求P运动到E点时弹簧的弹性势能 3 改变物块P的质量 将P推至E点 从静止开始释放 已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后 恰好通过G点 G点在C点左下方 与C点水平相距R 竖直相距R 求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量 1 设C到B速度为VB 由动能定理 2 设E点势能为EP 弹簧压缩x 则由C E 3 设D点速度为VD P质量变为m1 D点速度从平抛运动研究 以
13、D点为原点 建立坐标系 再由E到D 用能量守恒求得m1 例3 2016全国2卷 25 20分 轻质弹簧原长为2L 将弹簧竖直放置在地面上 在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放 当弹簧被压缩到最短时 弹簧长度为L 现将该弹簧水平放置 一端固定在A点 另一端与物块P接触但不连接 AB是长度为5L的水平轨道 B端与半径L的光滑半圆轨道BCD相切 半圆的直径RD竖直 如图所示 物块P与AB间的动摩擦因数 用外力推动物块P 将弹簧压缩至长度L 然后放开 P开始沿轨道运动 重力加速度大小为g 若P的质量为m 求P到达B点时的速度的大小 以及它离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点之间的距离 若P能滑上圆轨
14、道 且仍能沿圆轨道滑下 求P的质量的取值范围 动量动量和能量守恒定律 例题 化等式为不等式 如图所示 一排人站在沿X轴的水平轨道旁 原点O两侧的人的序号都为n n 1 2 3 每人手中有一个沙袋 x 0一侧的每个沙袋质量为m1 14 x 0的一侧的每个沙袋质量为m2 10 一质量为M 48 的小车以某速度从原点出发向正x方向滑行 不计轨道阻力 当车每经过一人身旁时 此人就把沙袋以水平速度u朝与车速相反的方向沿车面扔到车上 u的大小等于扔此袋之前的瞬间车速大小的2n倍 n是此人的序号数 求 1 空车出发后 车上堆积了几个沙袋时车就反向滑行 2 车上最终会有几个沙袋 解 在X 0的一侧 第一个人扔
15、沙袋有第二个人扔沙袋 有 第 n 1 个人扔沙袋有第n个人扔沙袋 有整理得 要使车反向 则要 解得n 2 4n 3 4因n不能为小数 故取n 3 保证效果相同的前提下 将复杂的物理问题转换成简单问题 把等式合理的变为不等式 是物理学的一个重要思想方法 2 车自反向滑行直到接近x 0一侧第1人所在位置时 车速保持不变 而车的质量为M 3m 若在朝负x方向滑行过程中 第 n 1 个沙袋扔到车上后车速为vn 1 第n个沙袋扔到车上后车速为vn 现取在图中向左的方向 负x方向 为速度vn vn 1 的正方向 则由动量守恒定律有 车不再向左滑行的条件是 vn 1 0 vn 0即 M 3m nm 0M 3
16、m n 1 m 0 解得 n 9n 8故n 8时 车停止滑行 即在x 0一侧第8个沙袋扔到车上后车就停住 故车上最终共有大小沙袋3 8 11个 例 2014安徽卷 24 18分 在光滑水平地面上有一凹槽A 中央放一小物块B 物块与左右两边槽壁的距离如图所示 L为1 0m 凹槽与物块的质量均为m 两者之间的动摩擦因数 为0 05 开始时物块静止 凹槽以v0 5m s初速度向右运动 设物块与凹槽槽壁碰撞过程中没有能量损失 且碰撞时间不计 g取10m s2 求 1 物块与凹槽相对静止时的共同速度 2 从凹槽开始运动到两者相对静止物块与右侧槽壁碰撞的次数 3 从凹槽开始运动到两者刚相对静止所经历的时间及该时间内凹槽运动的位移大小 解析 1 因为以凹槽和木块组成的系统系统在水平方向不受外力 所以系统动量守恒 有 2 与右侧槽壁碰撞的次数 可从能量角度考虑 因摩擦力与相对位移的乘积等于系统能量的损失 由能量守恒得 s 12 5m 故共碰12次 与右壁碰撞6次 3 这个碰撞的过程 是一个等质量物体间的完全弹性碰撞 由动量守恒和能量守恒可得 解得 有图像分析可知 凹槽和木块匀减速和匀加速交替运行 具有
