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1、中学物理 Vo 1 2 7 N o 2 3 2 O o 9年 1 2月 对 2 0 0 9年 高考 物 理 ( 江 苏卷 ) 一道 选 择 题 的 思 考 冯德强黄雄 2 0 0 9高考物理( 江苏卷) 第9 题 如图所 示， 两质量相等的物块 A、 B通过一轻质弹簧连 接 ， B足够长、 放置在水平面上 ， 所有接触面均 光滑 弹簧开始时处于原长， 运动过程 中始终处 在弹性限度 内 在物块 A 上施加 一个水平恒 力， A、 B从静止开始运动到第一次速度相等的 过程 中， 下列说 法中正确的有 些 A 当 A、 B加速度相等 时， 系统的机械 能 最大 B 当 A、 B加速度相等时， A、
2、 B 的速度差 最大 C 当 A、 B 的速度相等 时， A 的速度达到 最大 D 当 A、 B 的速度相等 时， 弹簧的弹性势 能 最大 解析 本题通过弹簧连接 A、 B两物体 ， 考查对牛顿运动定律、 功能规律 的综合运用能 力 对 A物体 ， n = ， 对 B物体， 以 = 可见随着弹簧拉伸量 增加 ， A 的加速度 逐渐减小， B的加速度逐渐增大 A、 B物体运 动过程利用速度图象表示 ， 如 图 1 ， 很方便地判 断出 B、 C、 D正确 ， A项错误 思考 以上解析推断出 B 、 D正确没有问 题 ， 推断 C正确不严密 因为按图 2的速度图象 也是符合解析要求的， 如果是这样
3、， C就是错误 图 l 图 2 的 由上述解析对 A、 B的动力学方程知， A、 B 两物体均在弹性力作用下， 且质量相等 ， 加速度 随时间变化有某种对称性 ， 因此 A、 B从静止开 始运动到第一次速度相等过程中， A、 B初 、 末 状态的加速度互换 ， 即 A的末加速度为零 ， 选 C 是正确的 但这样的定性分析也是带有猜测的 ， 缺乏严密的物理逻辑 进一步的研究要转换参 考系， 请见下述分析 我们可以把第 9 题 图的装置等价变换成如 图 3所示 一2 1 m。 时 ， A、 B物体的速度图 象如图 8所示 D 。 兰 j多 、 u 1 T I Z ， B ， ! 由以上速度 图象和
4、 ( 1 0 ) 、 ( 1 1 ) 、 ( 1 2 )式可 知 ， 不论 A、 B质量大小关系如何 ， B物体在半 周期 内速度总是单调地增加 ； A物体的速度 ， 当 其质量小于 B 时， 在半周期 内速度变化是非单 调变化的， 如图 7 所示 再思考 ： 1 类似江苏卷第 9题 ， 我们平时练习也做 过， 往往采用图 1的速度图象方法来处理的 据 对应届考生与高二学生解答江苏卷第 9题的调 查， 中等偏上水平的学生选择 B 、 C 、 D答案比例 还是较高的 不过优秀学生漏选 c 选项的不少， 甚至提出如图2的速度图象质疑老师 到目前 为止， 我们还没有得到， 在高考要求限制范围 内，
5、可以解出C答案的方法 有人试图通过 A 、 B 物体加速度的变化上取得突破( 如前述 A、 B初 末状态的加速度互换) ， 但加速度仅与弹簧的形 变量有简单关系， 与物体的位移、 时间的关系均 较复杂， 在地面参考系中很难能找到解决方案 我们希望借贵刊的一角， 引发对该题感兴趣的 读者参 与其 中讨论 ， 或许 能得到一 些有益 的 东西 2 参考系问题的研究在力学( 牛顿力学、 电 动力学、 狭义相对论力学、 广义相对论力学)的 形成和发展过程中， 曾起过关键性的作用 对于 学生质疑2 0 0 9 江苏卷第 9 题的C选项， 我们宁 愿引导学生研究转换参考系， 而不要仅仅猜测 性地提出A、
6、B物体加速度具有对称性， 学生是 不会满意的 在地 面参考系中， A、 B物体的位 移、 速度、 加速度随时间的变化规律是含混不清 的， 在质心参考系中就凸显出清晰的简谐运动 现行人 教版课本从必修到选修一直渗透惯性 系、 非惯性系的概念， 2 0 0 9江苏卷第 9 题的 C选 项可 以作为一个很好 的平 时教学 的研究课题 ， 但这不能出现在高考题中 3 有价值 的定性直觉不是与生俱来的， 它 是在严格 的逻辑思维锻炼基础上升华而产生 的 另一方面 ， 定性直觉产生的想法开始总是有 些朦胧、 含混 ， 需要沿着新的思路通过严密的逻 辑论证才能逐步完善， 并确定其是否正确、 是否 有价值 爱
7、因斯坦的相对论 以深奥难懂著称 其 实 ， 以少数不深奥、 不难懂的原理为基础， 经过 可信的逻辑推理， 你将看到， 那些神奇的结论竟 是十分 自然的! 联系到备受争议的 2 0 0 8江苏卷 第 1 4题 ， 当受力物体运动的曲线轨道发生变化 后， 曲线在最高点的曲率半径与原轨道曲线在 最低点的曲率半径是否有对称关系 ， 判定两者 之间有对称关系， 实际上逻辑推理也缺乏严谨 性 高考题应有它的科学性 、 权威性、 选拔性、 公 平性 ， 笔者以为 ， 2 0 0 9江苏卷第 9题的 C选项 ， 值得商榷 【 作者单位： ( 2 1 4 4 0 0 )江苏省南菁高级 中 学( 新校 区) 】 4 9
