賴(lài)世鏘

(廣東省廣州市廣東仲元中學(xué) 511400)

2019年高考全國(guó)卷落實(shí)了立德樹(shù)人根本任務(wù)，以核心價(jià)值為統(tǒng)領(lǐng)，以學(xué)科素養(yǎng)為導(dǎo)向，以關(guān)鍵能力為重點(diǎn)，以必備知識(shí)為基礎(chǔ)，突出學(xué)科主干知識(shí).試題注重理論聯(lián)系實(shí)際，創(chuàng)建物理模型，試題中出現(xiàn)了大量的情境化試題，著重考查學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，有效地促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展.2019年全國(guó)Ⅲ卷第25題是屬于多過(guò)程、情境化的綜合問(wèn)題，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的推理能力和綜合分析能力，題目中多為兩個(gè)或以上物體，運(yùn)動(dòng)過(guò)程較復(fù)雜，涉及規(guī)律多，綜合性較強(qiáng)，體現(xiàn)了模型建構(gòu)、科學(xué)推理的素養(yǎng)要求.

縱覽近五年全國(guó)卷高考題，特別是壓軸題，常常考查多過(guò)程綜合問(wèn)題，具體考題見(jiàn)表1.此類(lèi)問(wèn)題常見(jiàn)的模型有滑塊與滑板、斜面、彈簧、傳送帶等物理模型，而常見(jiàn)的過(guò)程以勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)與一般的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)等形式出現(xiàn).在平時(shí)復(fù)習(xí)備考中，我們應(yīng)該如何培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，更精準(zhǔn)、更高效地科學(xué)備考.下面以2019年全國(guó)Ⅲ卷第25題為例，談?wù)勅绾螌?fù)雜的多過(guò)程物理情境分解成幾個(gè)簡(jiǎn)單的子過(guò)程，應(yīng)用力學(xué)三大觀(guān)點(diǎn)解決綜合問(wèn)題.通過(guò)設(shè)計(jì)變式訓(xùn)練，有助于學(xué)生形成必備知識(shí)基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力，提高高考備考效率.

表1 近五年高考全國(guó)卷多過(guò)程綜合問(wèn)題考題與模型簡(jiǎn)述

一、高考原題分析，分解多過(guò)程運(yùn)動(dòng)

(2019全國(guó)Ⅲ，25)靜止在水平地面上的兩小物塊A、B，質(zhì)量分別為mA=1.0 kg，mB=4.0 kg；兩者之間有一被壓縮的微型彈簧，A與其右側(cè)的豎直墻壁距離l=1.0 m，如圖1所示.某時(shí)刻，將壓縮的微型彈簧釋放，使A、B瞬間分離，兩物塊獲得的動(dòng)能之和為Ek=10.0J.釋放后，A沿著與墻壁垂直的方向向右運(yùn)動(dòng).A、B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.20.重力加速度取g=10 m/s2.A、B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所涉及的碰撞均為彈性碰撞且碰撞時(shí)間極短.求：(1)求彈簧釋放后瞬間A、B速度的大?。?2)物塊A、B中的哪一個(gè)先停止？該物塊剛停止時(shí)A與B之間的距離是多少？(3)A和B都停止后，A與B之間的距離是多少？

點(diǎn)評(píng)本題涉及到“反沖”“彈性碰撞”“追及與相遇”三個(gè)經(jīng)典物理模型、三個(gè)子過(guò)程，應(yīng)用力學(xué)三大觀(guān)點(diǎn)來(lái)解決這道情境化、多過(guò)程綜合題.在處理多過(guò)程綜合問(wèn)題時(shí)，我們應(yīng)細(xì)心剖析物理情境，尤其是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析，將整個(gè)物理過(guò)程分成幾個(gè)簡(jiǎn)單、熟悉的子過(guò)程.對(duì)每個(gè)子過(guò)程分別進(jìn)行受力分析、過(guò)程分析與能量分析，選擇合適的力學(xué)規(guī)律對(duì)相應(yīng)的子過(guò)程列方程.

二、變式訓(xùn)練，形成必備知識(shí)基礎(chǔ)，突破難點(diǎn)

點(diǎn)評(píng)本題涉及到“反沖”“圓周運(yùn)動(dòng)”“拋體運(yùn)動(dòng)”三個(gè)經(jīng)典物理模型、四個(gè)子過(guò)程.豎直面的圓周運(yùn)動(dòng)與拋體運(yùn)動(dòng)模型是近年高考的高頻考點(diǎn)，在備考中要注意剖析情境、拆解物理過(guò)程，同時(shí)要挖掘題目隱含信息，理解“對(duì)軌道的壓力恰好為零”，這是解題的關(guān)鍵.另外，斜下拋運(yùn)動(dòng)在復(fù)習(xí)備考中較少涉及到，也要引起重視，本題中尋找物塊A豎直位移與水平、豎直兩分速度尤其關(guān)鍵，只要找到了，列式便可求解.以問(wèn)題為引領(lǐng)，以模型為載體，適當(dāng)變換物理情境，剖析物理過(guò)程，通過(guò)這道變式訓(xùn)練，調(diào)動(dòng)學(xué)生思維，形成關(guān)鍵能力.

變式2 如圖3所示，其他條件同上，若在物塊A的右側(cè)l=3.75m處有與一水平軌道等高的水平傳送帶，傳送帶右端與光滑固定半圓弧軌道CDE相連，其半徑R=0.8 m.物塊A被彈開(kāi)后在水平軌道上滑行一段距離之后滑上傳送帶，傳送帶起初以v0=2 m/s的速度順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，在物塊A滑到左端的瞬間，傳送帶開(kāi)始以a0=1 m/s2的加速度加速運(yùn)轉(zhuǎn)，物塊和傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.2，恰能滑上與圓心等高的D點(diǎn).求:(1)物塊A由左端運(yùn)動(dòng)到右端所經(jīng)歷的時(shí)間t；(2)若物塊A不脫離圓軌道運(yùn)動(dòng)，圓形軌道的半徑R要求滿(mǎn)足何條件？

點(diǎn)評(píng)本題涉及到“反沖”“傳動(dòng)帶運(yùn)動(dòng)”“圓周運(yùn)動(dòng)”三個(gè)經(jīng)典物理模型與四個(gè)子過(guò)程，可用牛頓運(yùn)動(dòng)學(xué)公式及動(dòng)能定理處理.雖然，近幾年全國(guó)卷高考題沒(méi)有考查傳送帶模型，但是此類(lèi)題目情境比較復(fù)雜多樣，值得我們研究.分析時(shí)除了拆分復(fù)雜的多過(guò)程運(yùn)動(dòng)外，還要挖掘物理模型中所隱含信息，這里抓住關(guān)鍵信息點(diǎn)“恰能滑上與圓心等高的D點(diǎn)”“物塊A不脫離圓軌道運(yùn)動(dòng)”，就可以撥開(kāi)云霧見(jiàn)青天，物塊A運(yùn)動(dòng)分析、所需圓軌道半徑就迎刃而解了.

變式3 如圖4所示，其他條件同上，若物塊A右側(cè)l=3.75m處停放一與水平面等高的靜止平板車(chē)，地面光滑，離平板車(chē)右端L0=2m處有一豎直固定的擋板P.已知物塊可視為質(zhì)點(diǎn)，平板車(chē)質(zhì)量M=1kg，物塊與平板車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.025.平板車(chē)與擋板P的碰撞沒(méi)有機(jī)械能損失.求：(1)平板車(chē)與擋板P碰撞前瞬間物塊A速度的大小；(2)要使物塊最終停在平板車(chē)上，求平板車(chē)長(zhǎng)度的最小值和物塊A與車(chē)作用過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能.

點(diǎn)評(píng)本題涉及到“反沖”“碰撞”“滑塊與滑板”三個(gè)經(jīng)典物理模型、四個(gè)子過(guò)程.滑塊與滑板模型是高考高頻考點(diǎn)，常常考查動(dòng)量守恒、牛頓運(yùn)動(dòng)定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式等.本題中分解多過(guò)程運(yùn)動(dòng)后，物塊A與平板車(chē)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的分析是關(guān)鍵，在平板車(chē)與擋板碰撞前兩者是否共速，如何突破，這里可以利用假設(shè)法，假設(shè)物塊與車(chē)碰撞擋板前已共速，運(yùn)用動(dòng)量守恒定律、牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可.

變式4 如圖5所示，現(xiàn)有一斜面與粗糙水平地面光滑連接，物塊A與其右側(cè)的豎直墻壁距離l=0.9m，物塊B從斜面靜止下滑，到達(dá)斜面底端與A發(fā)生碰撞，物塊B碰撞前后速度隨時(shí)間變化如圖6所示，已知物塊B的質(zhì)量為m，v1=4m/s，A、B與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.20，g取10m/s2.所有碰撞均為彈性碰撞.求:(1)物塊A的質(zhì)量；(2)第一次碰撞后，兩物塊能否再次發(fā)生碰撞，并求兩物塊之間的距離.(2019年全國(guó)Ⅰ卷25題改編)

點(diǎn)評(píng)本題涉及“彈性碰撞”“斜面運(yùn)動(dòng)”“圖像”三個(gè)物理模型，三個(gè)過(guò)程.在變式訓(xùn)練中，處理物理情境與圖像相結(jié)合的物理模型時(shí)，如何挖掘圖像所隱含的信息(“斜率”“面積”等)還原并建構(gòu)物理情境很關(guān)鍵，此處緊緊抓住物塊B在同一斜面上滑與下滑時(shí)，前后兩次其加速度大小是相等的，上滑的位移就等于下滑的位移，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)公式就可求出物塊B下滑到斜面底端時(shí)的速度，進(jìn)而求出兩物塊之間的距離.

對(duì)于多過(guò)程的力學(xué)綜合問(wèn)題的備考，在平時(shí)訓(xùn)練中，教師要舍得花時(shí)間，要細(xì)化“短過(guò)程”的剖析和注重關(guān)鍵條件的挖掘.同時(shí)，我們應(yīng)重視一題多變、一題多問(wèn)、一題多解、多題歸一的訓(xùn)練，避免“題海戰(zhàn)術(shù)”，更精準(zhǔn)、更高效地科學(xué)備考.