高中生普遍感到物理難學(xué),而每年的高考“壓軸題”更認(rèn)為是難上加難,從而導(dǎo)致了很多同學(xué)望“壓軸題”生畏,談“壓軸題”色變。致使很多同學(xué)參加高考時(shí)不敢去觸碰“壓軸題”,采取了直接放棄的做法。雖然相對(duì)來(lái)說(shuō)“壓軸題”是比前面的題難,但是絕對(duì)沒(méi)有想象中的那么難,絕對(duì)不能放棄。“壓軸題”大多數(shù)設(shè)計(jì)為三問(wèn),少數(shù)設(shè)計(jì)為兩問(wèn),每一問(wèn)的難度設(shè)計(jì)是有梯度的。第一問(wèn)比較好做,大部分同學(xué)還是能夠做出來(lái)的。第二問(wèn)或第三問(wèn)也不是難得沒(méi)法做,只要打好雙基,練習(xí)到位,而且有足夠的細(xì)心和耐心,也是不難攻克的。下面就以2019年高考全國(guó)I卷中物理“壓軸題”的求解為例,歸納和總結(jié)破解“壓軸題”的方法和技巧。
題目 豎直面內(nèi)一傾斜軌道與一足夠長(zhǎng)的水平軌道通過(guò)一小段光滑圓弧平滑連接,小物塊B靜止于水平軌道的最左端,如圖la所示,t=0時(shí)刻,小物塊A在傾斜軌道上從靜止開始下滑,一段時(shí)間后與B發(fā)生彈性碰撞(碰撞時(shí)間極短);當(dāng)A返回到傾斜軌道上的P點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)時(shí),速度減為O,此時(shí)對(duì)其施加一外力,使其在傾斜軌道上保持靜止,物塊A運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖lb所示,圖中的V1和tl均為未知量。已知A的質(zhì)量為m,初始時(shí)A與B的高度差為H,重力加速度大小為g,不計(jì)空氣阻力。
(1)求物塊B的質(zhì)量。
(2)在圖b所描述的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,求物塊A克服摩擦力所做的功。
(3)已知兩物塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相等,在物塊B停止運(yùn)動(dòng)后,先改變物塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù),然后將A從P點(diǎn)釋放,一段時(shí)間后A剛好能與B再次碰上,求改變前后動(dòng)摩擦因數(shù)的比值。
(2)設(shè)A從高H處沿斜面下滑與物體B碰撞的過(guò)程為A的運(yùn)動(dòng)過(guò)程工(見圖3),并設(shè)此過(guò)程中A的位移大小為x1。設(shè)A與B碰后返回到傾斜軌道上的P點(diǎn)過(guò)程為A的運(yùn)動(dòng)過(guò)程Ⅱ(見圖4),并設(shè)此過(guò)程中A的位移大小為x2。假設(shè)P點(diǎn)距離水平軌道的豎直高度為h。由vt圖像
小結(jié):
1.造成這道“壓軸題”難的具體原因包括題目的篇幅長(zhǎng),對(duì)審題造成困難;題目涉及的研究對(duì)象多、運(yùn)動(dòng)過(guò)程復(fù)雜;題目設(shè)置的問(wèn)題多,解題時(shí)用到的知識(shí)點(diǎn)多。
2.解本題所使用的物理規(guī)律包括v-t圖像的面積表示位移、v-t圖像的斜率表示加速度、牛頓第二定律、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、動(dòng)量守恒定律等。
3.題意中包括兩個(gè)隱含條件,一是物體A的運(yùn)動(dòng)過(guò)程I和Ⅱ,因?yàn)槭窃谕粋€(gè)斜面上運(yùn)動(dòng),所以cotθ=x1/H=x2/h;二是“平滑連接”指的是物體A運(yùn)動(dòng)到斜面與水平面交接處時(shí)的速率保持不變,只是運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了變化。
4.題目中的關(guān)鍵詞有兩個(gè),一是“彈性碰撞”,告訴我們物體A與B碰撞時(shí)動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒;二是“剛好”,告訴我們物體A第二次的運(yùn)動(dòng)路徑也為s。
5.解題技巧。
(1)讀懂“瞬間”。彈性碰撞:因?yàn)榕鲎矔r(shí)間極短,所以提示我們利用動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律。
(2)明確過(guò)程。A物體的三個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程和B物體的一個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程:因?yàn)樯婕耙欢螘r(shí)間,所以提示我們利用動(dòng)能定理或牛頓第二定律。
(3)正確建模。①A、B兩物體的瞬時(shí)碰撞過(guò)程為彈性碰撞模型。②A物體的三個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程。A物體的過(guò)程工:A從高H處沿斜面下滑到與物體B剛要碰撞的過(guò)程,是勻加速直線運(yùn)動(dòng)模型。A物體的過(guò)程Ⅱ:A與B碰后返回到傾斜軌道上P點(diǎn)的過(guò)程,是勻減速直線運(yùn)動(dòng)模型。A物體的過(guò)程Ⅲ:將A從P點(diǎn)釋放,到剛要與B再次碰上的過(guò)程,是在斜面上的勻加速直線運(yùn)動(dòng)模型,在水平面上的勻減速直線運(yùn)動(dòng)模型。③B物體的一個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程,即從B與A發(fā)生彈性碰撞之后,到B停下來(lái)的過(guò)程,是勻減速直線運(yùn)動(dòng)模型。