2023-07-17 5页 doc 47KB 6阅读
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王多平
(内蒙古自治区鄂尔多斯市一中东校区 017001)
随着新高考改革
的逐步普及,新高考命题也提升了一个新的台阶,高考更加突出对学生知识应用能力、迁移能力和创新能力的考查.2022年全国高考乙卷物理压轴题是一道关于含有弹簧类连接体的综合性,涉及到的知识有物体的受力分析、动量守恒、能量守恒、复合简谐运动等.高考中此类新颖的命题首次出现于2022年全国卷面上,对大多数学生来说,这类问题不仅情境复杂多变,而且高考场上分析起来难度大,对学生的解题能力也要求非常高.纵观多年来笔者对高考题中的压轴题问题的研究,笔者谈谈我对此题解法分析.题目(2022年全国高考乙卷25题)如图1(a),一质量为m的物块A与轻质弹簧连接,静止在光滑水平面上:物块B向A运动,t=0时与弹簧接触,到t=2t0时与弹簧分离,第一次碰撞结束,A、B的v-t图像如图1(b)所示.已知从t=0到t=t0时间内,物块A运动的距离为0.36v0t0.A、B分离后,A滑上粗糙斜面,然后滑下,与一直在水平面上运动的B再次碰撞,之后A再次滑上斜面,达到的最高点与前一次相同.斜面倾角为θ(sinθ=0.6),与水平面光滑连接.碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内.求
图1
(1)第一次碰撞过程中,弹簧弹性势能的最大值;
(2)第一次碰撞过程中,弹簧压缩量的最大值;
(3)物块A与斜面间的动摩擦因数.
慢读题,细审题.
本题所给研究的物理现象和物理过程涉及的情境复杂多变,试题中物理条件也隐闭难寻,需要深度挖掘题中涉及的物理规律和隐含条件,构建合理化的物理模型对题进行还原其本质所在.题中物块A、B位于光滑水平面上,说明系统水平方向动量守恒,包括弹簧在内系统机械能也守恒,只要A、B在水平面上运动,整体在水平方向的动量就保持不变,进一步分析可以剖析出系统质心始终在水平面上做匀速直线运动,附加A、B各自做周期相同的简谐运动;结合v-t图像可以得出系统运动中,涉及到的运动情景和对应段的相应一些物理量,如果我们能够反复读题、审题,既纵览全局,又重点推敲关键的词、句,从中找出一些隐含的已知条件,利用这些隐含的条件梳理解题思路、建立物理模型,从而找到了解题的突破口,复杂的多情境的连接体模型问题也就会迎刃而解.
分析本题第(1)问是要求在分析出动量守恒的基础上,结合v-t图像中对应的初末状态的速度,就可以求出B的质量M, 然后由B开始接触弹簧到A、B共速的时刻(即t=t0时),A、B和弹簧整体的机械能守恒便可得出第(1)问;本题的难点是第(2)问 和第(3)问,这里识破v-t图像的物理含义起到至关重要的一环,从题目所给的条件看,已知从t=0到t=t0时间内,物块A运动的距离为0.36v0t0,关键是在此基础上,如何求解这一过程中B发生的位移,自然会联想到二者通过弹簧作用过程中,合外力大小始终相等,进一步根据牛顿第二定律知道加速度的比例关系,也就能够推理出速度变化的关系,进一步利用速度图像与时间的累积关系,将非均匀变化的v-t问题转变为微元法的利用,由已知A的运动距离可以建立关系,突破了复杂难点问题的难度.但是对大多数同学来讲,求解加速度,运动距离的转换却一时难于找到合适的变化关系.
解答:(1)设B的质量为M,从t=0到t=t0时间内,
设向右为正,A、B系统水平方向动量守恒得:
M×1.2v0= (M+m)v0;
可得M= 5m;
A、B在t=t0时刻,速度相同,此时弹簧的弹性势能最大,
由系统的机械能守恒得:
代入数据解得 :
第一次碰撞过程中,弹簧弹性势能的最大值
Ep=0.6mv02;
(2)此问我认为有两种方法可以解决
解法