力学高考题赏析

力学高考题赏析南京一中王越力学是高中物理学的基础它为物理学的系统学习提供了工具和思想方法这一特点也鲜明地体现在历年高考的命题当中通过对全国各地力学高考题的分析希望能梳理出一些命题的设想和趋势为高一同学的学习提供一点参考和建议重视基本概念考查任何科学理论都是建立在一批最基本的科学概念之上的正确理解概念的含义是解决一切问题的前提和基础基本概念是包括高考在内的基础教育考试所必须重点考查的内容例题安徽第题一物体作匀加速直线运动通过一段位移所用的时间为紧接着通过下一段位移所用时间为则物体运动的加速度为解析物体作匀加速直线运动在前一段所用的时间为平均速度为等于中间时刻即时刻的瞬时速度物体在后一段所用的时间为平均速度为即为时刻的瞬时速度速度由变化到的时间为所以加速度正确点评这道题看似很复杂其实只要抓住加速度的定义将两个平均速度转化成两个瞬时速度就可以解决问题了越是复杂的问题突破口往往越基础物理概念是解决复杂问题的出发点例题广东第题已知地球质量为半径为自转周期为地球同步卫星质量为引力常量为有关同步卫星下列表述正确的是卫星距离地面的高度为卫星的运行速度小于第一宇宙速度卫星运行时受到的向心力大小为卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度解析根据错由正确由错对选点评卫星的运行规律受基本的向心力方程制约掌握这个基本方程就可以求出卫星运行的所有参数其它问题的学习也是一样比如掌握了平抛的基本方程就可以求出平抛过程中的运动参量掌握受力分析和正交分解的方法是解决一切力学问题的前提和基础等等高度重视理论联系实际学以致用这是学习的目的也是高效学习的方法高考命题的这一趋势其实也是一种导向在生活中有意识地运用所学知识解释自然现象在学习时经常想想生活中哪些例子证明了这一原理定律的正确这些做法将使我们的学习事半功倍参加高考也会更加得心应手例题3北京理综第18题蹦极就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处从几十米高处跳下的一种极限运动某人做蹦极运动所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示将蹦极过程近似为在竖直方向的运动重力加速度为g据图可知此人在蹦极过程中最大加速度约为AgB2gC3gD4g解析求加速度必须先进行受力分析人受到向下的重力向上的弹力读图可知向上的最大加速度为向下的加速度最大为从图上还可以读出最后绳子的弹力稳定为这就是重力的大小所以向上的最大加速度所以最大加速度是向上的选点评图象是具体物理过程的一种抽象表示方法因此面对图象我们要能够把图象中的各条线段所反映的物理过程还原出来磁体中有弹力时说明绳子被拉紧没弹力时说明绳子是松的弹力恒定时说明人已静止由此计算出重力的大小这是解题的关键所以把抽象的物理描述和实际运动过程对应起来是理论联系实际的重要能力例题四川第题如图是神舟系列航天飞船返回舱返回地面的示意图假定其过程可简化为打开降落伞一段时间后整个装置匀速下降为确保安全着陆需点燃返回舱的缓冲火箭在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动则火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力返回舱在喷气过程中所受合外力可能起动力效果返回舱在喷气过程中处于失重状态解析在火箭喷气过程中返回舱向下做减速直线运动加速度方向向上飞船处于超重状态错误合外力起到阻碍向下运动的效果错误返回舱在喷气过程中减速的主要原因是缓冲火箭向下喷气而获得向上的反冲力错误火箭开始喷气前匀速下降拉力等于重力减去返回舱受到的空气阻力火箭开始喷气瞬间反冲力直接对返回舱作用因而伞绳对返回舱的拉力变小选点评理论联系实际既要像例题那样把抽象的描述具体化也需要将具体的过程抽象化这一题就应该选取飞船为受力分析对象画出受力的示意图利用牛顿第二定律求解从具体的问题中概括出物理模型运动模型受力模型能量模型等既建模是解决实际问题的重要能力例题全国理综新课标卫星电话信号需要通地球同步卫星传送如果你与同学在地面上用卫星电话通话则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于可能用到的数据月球绕地球运动的轨道半径约为运行周期约为天地球半径约为千米无线电信号传播速度为解析首先要建立模型手机信号的传播过程就是电磁波做匀速直线运动建立起运动模型后就知道需要计算的就是电磁波以光速往返的时间所以问题就变为求同步卫星到地面的距离了用圆周运动的基本方程或开普勒第三定律即可求出同步卫星轨道半径进而求出卫星到地面的距离解得代入数据求得地面到卫星的距离为选点评根据所要求的物理量确定建模的方向如需求时间位移速度加速度等描述运动的物理量就应该简历运动模型求力加速度等物理量就应该建立力学模型求速度动能势能功等物理量时就应该建立能量模型有时也可以同时简历几个模型从不同角度列出方程组这是解决复杂问题的有效思路重点考查物理学知识的综合运用站得高看得远具有大视野的人往往能够比别人发现或创造更多的机会而这种大局意识其实是可以通过学校的学习培养出来的在物理学习中就是学会综合运用各章节知识方法从总体的高度多角度分析问题解决问题而不是把物理知识割裂为各个章节老死不相往来例题山东第题某探究小组设计了用一把尺子测定动摩擦因数的实验方案如图所示将一个小球和一个滑块用细绳连接跨在斜面上端开始时小球和滑块均静止剪短细绳后小球自由下落滑块沿斜面下滑可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音保持小球和滑块释放的位置不变调整挡板位置重复以上操作直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音用刻度尺测出小球下落的高度滑块释放点与挡板处的高度差和沿斜面运动的位移空气阻力对本实验的影响可以忽略滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为滑块与斜面间的动摩擦因数为以下能引起实验误差的是滑块的质量当地重力加速度的大小长度测量时的读数误差小球落地和滑块撞击挡板不同时解析两个物体的运动时间相同解得所以填由牛顿第二定律可知解得点评解决综合问题要知道是哪些类别问题综合而成的突破的关键是找到综合点即同时出现在两类问题当中的那个物理量此题中两个物体都做匀加速直线运动所以首先是运动模型要求动摩擦因数它决定了摩擦力所以又是一个力学模型力学问题和运动学问题的综合点就是加速度所以围绕加速度列出运动学方程和牛顿第二定律就可以很方便地解决问题了例题安徽第题一般的曲线运动可以分成很多小段每小段都可以看成圆周运动的一部分即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替如图所示曲线上的点的曲率圆定义为通过点和曲线上紧邻点两侧的两点作一圆在极限情况下这个圆就叫做点的曲率圆其半径叫做点的曲率半径现将一物体沿与水平面成角的方向已速度抛出如图所示则在其轨迹最高点处的曲率半径是解析物体在其轨迹最高点处只有水平速度其水平速度大小为根据圆周运动的基本方程有解得选点评曲率半径是一个陌生的名词不要被它的陌生迷惑重点分析其运动模型从描述中应该能分析出一个圆周运动模型所以应列出圆周运动的基本方程从力学模型中知道物体在点只受重力物体在点的速度则通过斜抛的运动模型根据斜抛的特点知道其水平方向的分速度是不变的运用速度的分解求得点的速度为从而解出瞄准高考命题走向制定我们的学习策略和学习重点会极大提高学习的效率希望同学们在基本概念的理解掌握物理知识的实际应用和物理规律的综合运用方面多多体会提升能力这不仅对高考对终生学习能力的提高也很有帮助图图