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        閱卷老師談物理壓軸題解題策略

        2022-05-30 18:40:47李夢華
        求學(xué)·理科版 2022年9期
        關(guān)鍵詞:物塊壓軸動(dòng)量

        李夢華

        審題是與命題人對(duì)話,答題是與閱卷者交流。2022年,筆者參加了河南省的高考閱卷工作,評(píng)閱理綜全國乙卷第25題。閱卷期間,筆者發(fā)現(xiàn),這道題是一道多過程二物相互作用的復(fù)雜問題,涉及能量動(dòng)量守恒、圖像分析、往返運(yùn)動(dòng)等知識(shí)點(diǎn),是一道很好的模型組合題,每一問既有聯(lián)系又相對(duì)獨(dú)立地考查不同知識(shí)模塊,層層遞進(jìn)、層次分明,對(duì)不同的考生有較好的區(qū)分度。本文從閱卷老師的角度,對(duì)該題的不同解法和評(píng)分細(xì)則進(jìn)行分析,引導(dǎo)大家透析物理模型,一題多解話拓展。同時(shí),文章還結(jié)合部分考生的失誤和扣分規(guī)則,引導(dǎo)大家夯實(shí)雙基,規(guī)范書寫得高分,實(shí)現(xiàn)人生夢想。

        一、考題解析與打分點(diǎn)確定

        【試題】如圖1,一質(zhì)量為m的物塊 A 與輕質(zhì)彈簧連接,靜止在光滑水平面上。物塊B向A運(yùn)動(dòng),t=0時(shí)與彈簧接觸,到t=2t0 時(shí)與彈簧分離,第一次碰撞結(jié)束,A、B的v-t圖像如圖2所示。已知從t=0到t=t0 時(shí)間內(nèi),物塊 A 運(yùn)動(dòng)的距離為0.36v0t0。A、B分離后,A滑上粗糙斜面,然后滑下,與一直在水平面上運(yùn)動(dòng)的B 再次碰撞,之后A再次滑上斜面,達(dá)到的最高點(diǎn)與前一次相同。斜面傾角為θ(sinθ=0.6),與水平面光滑連接。碰撞過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。求:

        (1)第一次碰撞過程中,彈簧彈性勢能的最大值;

        (2)第一次碰撞過程中,彈簧壓縮量的最大值;

        (3)物塊 A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。

        【破題】由于水平面光滑,因此在B主動(dòng)右滑與帶有彈簧的A物發(fā)生彈性碰撞的過程中,系統(tǒng)動(dòng)量和能量守恒;二者相互接觸的過程,可通過v-t圖像來展示它們的漸變運(yùn)動(dòng)過程,用圖像的物理意義來分析二者的位移關(guān)系;通過挖掘隱含條件“A再次滑上斜面,達(dá)到的最高點(diǎn)與前一次相同”,利用功能關(guān)系尋找動(dòng)摩擦因數(shù)。

        【解析與打分依據(jù)】

        (1)設(shè)B的質(zhì)量為M,因A與B碰撞為彈性碰撞,動(dòng)量守恒、能量守恒

        M×(1.2v0)=(M+m)×v0

        M×(1.2v0)=M×(0.8v0)+m×(2v0)

        (M+m)×v0=M×(0.8v0)+m×(2v0)

        M(1.2v0)2=M×(0.8v0)2+m(2v0)2

        由以上四式任選一皆可解得M=5m。(寫出任何一個(gè)式子得2分。)當(dāng)A、B共速時(shí),彈簧彈性勢能最大

        Epmax=M(1.2v0)2-(M+m)×v02

        Epmax=M×(0.8v0)2+m(2v0)2-(M+m)×v02

        由以上兩式中任選一個(gè)均可得Epmax=0.6mv02。(寫出任何一個(gè)式子得2分,解出正確答案再得1分。)

        (2)解法一

        從0到t0 時(shí),物塊A、B運(yùn)動(dòng)的位移分別為SA 和SB,A、B運(yùn)動(dòng)的速度分別為vA 和vB ,由動(dòng)量守恒定律可得M×(1.2v0)=M×vB+m×vA。

        上式兩邊同乘微小時(shí)間Δt,對(duì)時(shí)間從0到t0 求和得M×(1.2v0)t0 =M×SB+m×SA。t=t0 時(shí)彈簧壓縮量最大Δl=SB-SA,聯(lián)立上述三式代入題中所給條件,可得Δl=0.768v0t0 。(寫出動(dòng)量守恒式得1分,給出位移關(guān)系式得2分,寫出最大壓縮量的位移差給1分,正確解出結(jié)果給2分。)

        解法二(數(shù)學(xué)積分)

        從0到t0時(shí),物塊A、B運(yùn)動(dòng)的位移分別為SA和SB, A、B運(yùn)動(dòng)的速度分別為vA? 和vB ,由動(dòng)量守恒定律可得

        M×(1.2v0)=M×vB+m×vA,進(jìn)一步化簡可得vB=1.2v0-×vA。從0到t0時(shí)間內(nèi)對(duì)物塊A、B有SA=∫0t0vAdt、SB=∫0t0vBdt=∫0t0(1.2v0-vA)dt 。

        在t=t0 時(shí)彈簧壓縮量最大Δl=SB-SA,聯(lián)立題中所給條件得Δl=0.768v0t0 。(寫出動(dòng)量守恒式得1分,給出A、B各自的位移表達(dá)式各得1分,寫出最大壓縮量的位移差給1分,正確解出結(jié)果給2分。)

        解法三(人船模型)

        取任意速度為v0的物體為參考系,A、B兩物體所組成的系統(tǒng)相對(duì)參考系合動(dòng)量為零,滿足人船模型。設(shè)從0到t0 時(shí),A物體相對(duì)參考系的速度大小為vA ′,B物體相對(duì)參考系的速度大小為vB ′,A物體相對(duì)參考系的位移大小為xA,B物體相對(duì)參考系的位移大小為xB。由動(dòng)量守恒定律可得M×vB ′=m×vA ′, 或M×xB= m×xA。結(jié)合圖3可得xA=v0t0-SA、SA=0.36v0t0,在t=t0 時(shí) 彈簧壓縮量最大Δl=xA+xB,聯(lián)立題中所給條件得Δl=0.768v0t0。(寫出動(dòng)量守恒式得1分,給出A、B相對(duì)位移的關(guān)系式得1分,結(jié)合圖像寫出A相對(duì)參考系的位移得1分,寫出最大壓縮量的相對(duì)位移和給1分,正確解出結(jié)果給2分。)

        解法四(圖像法)

        由圖4可得在t=t0 時(shí)彈簧壓縮量最大Δl=SB-SA= (1.2v0t0-S0)-SA。由于動(dòng)量守恒M×ΔvB=m×ΔvA ,且M=5m,

        知在任意相同時(shí)間段ΔvB=ΔvA,故有S0=SA,Δl=SB-SA=(1.2v0t0-SA)-SA,

        彈簧壓縮量最大Δl=0.768v0t0。(寫出動(dòng)量守恒式得1分,結(jié)合圖像寫出S0和SA的關(guān)系式得2分,寫出最大壓縮量的位移差給1分,正確解出結(jié)果給2分。)

        (3)解法一

        設(shè)物塊A第一次從斜面滑到水平面的速度為vA1,A、B再次碰撞依然為彈性碰撞,碰后A、B運(yùn)動(dòng)的速度分別為vA2和vA2。由動(dòng)量守恒M×(0.8v0)+m×(-vA1)=M×vB2+m×vA2, 能量守恒? ?M(0.8v0)2+m(vA1)2=M(vB2)2+m(vA2)2。而后A再

        次滑上斜面,到達(dá)最高點(diǎn)與前一次相同,因此有vA2=2v0、vA1=v0。設(shè)斜面長為S,由動(dòng)能定理知上滑時(shí)0-m(2v0)2=-mgSsinθ-μmgScosθ,下滑時(shí)mv02-0=mgSsinθ-μmgScosθ,全程運(yùn)動(dòng)過程中mv02-m(2v0)2=-2μmgScosθ。

        上述三式任選兩式皆可得μ=0.45。(本問中寫出動(dòng)量和能量守恒式各得2分,物塊滑動(dòng)式中的任一個(gè)給1分,解出動(dòng)摩擦因數(shù)給3分。)

        解法二(動(dòng)力學(xué)解法)

        上滑時(shí)=gsinθ+μgcosθ、2S=(2v0)2;下滑時(shí)=

        gsinθ-μgcosθ、2a下S=v02。綜合上滑和下滑過程可得μ=0.45。

        (在使用動(dòng)力學(xué)解法時(shí),上滑或下滑過程中加速度表達(dá)式和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式均寫對(duì)得1分,如果只寫出加速度表達(dá)式或只寫出運(yùn)動(dòng)學(xué)公式均不得分,解出動(dòng)摩擦因數(shù)給3分。)

        【點(diǎn)評(píng)】以上通過第二問幾種解法和對(duì)應(yīng)給分點(diǎn)的展示,期望能夠引導(dǎo)同學(xué)們重視物理過程的分析,找準(zhǔn)得分點(diǎn),規(guī)避解題中的失誤,不斷總結(jié)物理壓軸題的答題策略。

        二、壓軸題的備考策略

        1.對(duì)壓軸題要有正確的認(rèn)識(shí),不一味地畏懼

        歷年的高考理綜物理壓軸題對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和綜合能力都有較高的要求,因此很多考生有畏懼心理。對(duì)此,我們必須要明白,壓軸題一定難,但不一定很難,可以肯定不是每一步都難,無須過于畏懼。

        2.審題要仔細(xì),關(guān)鍵字眼不可疏忽

        審題時(shí),不要以為是“容易題”“陳題”,就一眼帶過,要注意“陳題”中可能有新意。也不要一眼看上去認(rèn)為是“新題”“難題”就畏難而放棄,要知道“難題”一般只難在一點(diǎn),“新題”也只新在一處。由于疏忽看錯(cuò)題或畏難輕易放棄都會(huì)造成很大的遺憾。解題時(shí)先要認(rèn)真讀題,尤其要注意一些重要的字眼。根據(jù)題中所給的文字信息、圖形信息、數(shù)據(jù)信息等提煉出重要的信息,然后分析各問的考查方向,明確應(yīng)該用哪部分理論知識(shí)來進(jìn)行分析,最關(guān)鍵的是一定要清楚題中所提出問題,最后結(jié)合相關(guān)理論知識(shí)對(duì)問題逐個(gè)進(jìn)行正確作答。在綜合習(xí)題的審題中,有的同學(xué)往往缺乏系統(tǒng)綜合分析能力,思路混亂,條件、方法不能兼顧,抓到一點(diǎn)就以為是全部,從而陷入誤區(qū)。

        3.對(duì)物理過程的分析要注意細(xì)節(jié),要善于找出兩個(gè)相關(guān)過程的連接點(diǎn)(臨界點(diǎn))

        對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的物理問題,首先要根據(jù)題目所描述的情景建立正確的物理模型,然后對(duì)物理過程進(jìn)行分析,如果研究對(duì)象只有一個(gè)物理過程,就可分析找到它初始、中間、最后狀態(tài)的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài),從而判斷出這一過程中物體的外力是否變化,運(yùn)動(dòng)性質(zhì)如何,各個(gè)位置具備什么物理特征等。如果題目中有幾個(gè)物理過程,則可根據(jù)時(shí)間先后順序,首先根據(jù)受力情況或物理特征劃分為幾個(gè)物理過程,然后對(duì)每個(gè)過程進(jìn)行分析(包括力、速度、能量等),找到每個(gè)過程之間各個(gè)物理量的聯(lián)系(如速度、時(shí)間、位移和能量等)。最后確定是把幾個(gè)過程分段進(jìn)行列方程分析,還是把幾個(gè)過程看成一個(gè)大過程來進(jìn)行列方程分析。做到了這一點(diǎn),也就找到了解題的突破口,難題也就變得容易了。

        4.答題要有策略,要規(guī)范

        對(duì)待計(jì)算題,給分只看對(duì)的,不看錯(cuò)的,不要怕錯(cuò)可多寫;要寫公式,也可搭配適當(dāng)?shù)奈淖置枋?認(rèn)定有賦分的、能體現(xiàn)邏輯關(guān)系的,具有物理意義的,以及能體現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的,必定要寫而且要寫準(zhǔn)確;能體現(xiàn)函數(shù)關(guān)系的圖像、受力分析示意圖或運(yùn)動(dòng)過程圖像,視表達(dá)需要選擇畫或者不畫,如上題中的第二問如果使用圖像法,必須畫出相關(guān)圖像;需要用到的字符,如果題中已給的,不做更改,如上題中的m、v0、t0 分別表示滑塊A的質(zhì)量以及A、B的v-t圖像中自定義單位,都有著自己特定的含義;自己引入的盡量按約定俗成來。公式不在于多,一定要精準(zhǔn)。

        從評(píng)卷來看,很多學(xué)生由于答題不規(guī)范,沒有相應(yīng)的應(yīng)考技巧,導(dǎo)致丟失了很多應(yīng)得之分,有些學(xué)生失分達(dá)20分以上,其中不乏一些較好的學(xué)生。為避免這種情況,特別注意以下情形:

        (1)簡潔文字說明與方程式相結(jié)合。有的考生解題從頭到尾只有方程,沒有必要的文字說明,方程中使用的符號(hào)表示什么不說明;有的考生則相反,文字表達(dá)太長,像寫作文,關(guān)鍵方程反而沒有列出,這樣既耽誤時(shí)間,又占據(jù)了答卷的空間,以上兩種情形都會(huì)導(dǎo)致丟分。所以在答卷時(shí)我們提倡簡潔文字表達(dá),關(guān)鍵處的說明配合圖示和物理方程式相結(jié)合。

        (2)盡量用常規(guī)方法,使用通用符號(hào)。有些考生解題時(shí)不從常規(guī)方法入手,而是為圖簡便而用一些特殊新奇的方法,雖然是正確的,但閱卷老師短時(shí)間不易看清。同樣,使用一些不是習(xí)慣的符號(hào)來表達(dá)一些特定的物理量,閱卷老師也可能會(huì)看錯(cuò)。這是因?yàn)殚喚憩F(xiàn)場老師的工作量很大,平均看一道題的時(shí)間不過幾十秒鐘。

        (3)分步列式,不要用綜合或連等式。高考評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)是分步給分,寫出每一個(gè)過程對(duì)應(yīng)的方程式,只要說明、表達(dá)正確都可以得相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。有些學(xué)生喜歡寫出一個(gè)綜合式,或是連等式,而評(píng)分原則是“綜合式找錯(cuò)”,即只要發(fā)現(xiàn)綜合式中有一處錯(cuò),全部過程都不能得分。所以對(duì)于不會(huì)解的題,分步列式也可以得到相應(yīng)的過程分,增加得分機(jī)會(huì)。

        (4)對(duì)復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算題,最后結(jié)果要先解出符號(hào)表達(dá),再代入數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。最后結(jié)果的表達(dá)式占有一定的分值,結(jié)果表達(dá)式正確而計(jì)算過程出錯(cuò),只會(huì)丟掉很少的分。若沒有結(jié)果表達(dá)式又出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤,失分就很多。

        5.強(qiáng)化運(yùn)算能力

        高中物理課標(biāo)和高考大綱說明都提出要重視培養(yǎng)學(xué)生“應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力”。今年高考將物理與數(shù)學(xué)知識(shí)綜合應(yīng)用的綜合題作為壓軸大題,最終計(jì)算結(jié)果分值較重,充分體現(xiàn)了這一精神和要求。上面例題的第二問利用微元求和、數(shù)學(xué)積分都可快速解題,第三問雖然是常規(guī)計(jì)算但對(duì)學(xué)生運(yùn)算能力也有一定的要求。

        三、進(jìn)一步細(xì)化備考策略

        前事不忘后事之師,針對(duì)高考題的新特點(diǎn),為從容應(yīng)對(duì),同學(xué)們備考時(shí)須對(duì)基本概念和規(guī)律透徹理解,把握其適用條件,狠抓主干核心知識(shí),密切聯(lián)系實(shí)際,適當(dāng)拓寬視野,熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。

        1.系統(tǒng)復(fù)習(xí)基本知識(shí),建立知識(shí)體系

        系統(tǒng)復(fù)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí),掌握基本方法。雙基既是高考的主要內(nèi)容,也是發(fā)揮潛能的關(guān)鍵。同學(xué)們要以教材為線索,以課程標(biāo)準(zhǔn)覆蓋的知識(shí)為重點(diǎn),進(jìn)行系統(tǒng)的復(fù)習(xí),對(duì)基本概念、基本規(guī)律要透徹理解,對(duì)基本方法要靈活運(yùn)用,確保單元過關(guān),章節(jié)過關(guān)。把平時(shí)老師講的結(jié)論、方法、典型題型等,要結(jié)合自己的理解和領(lǐng)悟總結(jié)出來,將相關(guān)知識(shí)進(jìn)行縱橫聯(lián)系,重視教材的基礎(chǔ)作用和導(dǎo)向功能。注重最基本知識(shí),弄清其本質(zhì),掌握最常規(guī)的方法,逐漸構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)綜合能力和科學(xué)素質(zhì)的提高,這樣才能不懼難題和新題。

        2.注重主干知識(shí)的考查

        理綜題知識(shí)點(diǎn)多,采題面寬,備考時(shí)要抓住主干知識(shí),突出重要考點(diǎn),不過分強(qiáng)調(diào)覆蓋率,大膽取舍。力學(xué)電學(xué)是高中物理的主干知識(shí),占高考物理科總分的80%—90%,備考時(shí)要狠抓對(duì)物理狀態(tài)和物理過程的分析,以力和能、能及能的相互轉(zhuǎn)化為主線進(jìn)行全面分析,做到能熟練進(jìn)行受力分析,準(zhǔn)確把握好力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、力在空間和時(shí)間上的積累性、能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律、帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng)等核心內(nèi)容,理解、掌握好基本公式和規(guī)律,注意到其產(chǎn)生的條件和特征,使知識(shí)融會(huì)貫通,逐步培養(yǎng)能力。

        3.關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)問題

        聯(lián)系現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活和科技應(yīng)用的試題逐年增多,體現(xiàn)了以現(xiàn)實(shí)問題為主,注重學(xué)科知識(shí)與能力的具體應(yīng)用。但為了反壓考題,試題也會(huì)有意爆冷門,不避經(jīng)典題,充分發(fā)揮其選拔功能,因此考生千萬不要過分追求時(shí)髦而忽視了基礎(chǔ)。備考時(shí)要在抓好物理基礎(chǔ)知識(shí)的前提下,適當(dāng)關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)、觀察自然現(xiàn)象、關(guān)心科技動(dòng)態(tài)、增強(qiáng)環(huán)保意識(shí),聯(lián)系生活實(shí)際去拓寬自己的知識(shí)視野。

        4.備考時(shí)切記不要搞“題海戰(zhàn)術(shù)”,做題關(guān)鍵在于精

        物理習(xí)題浩如煙海,有材料信息題,有立足于課本知識(shí)的翻新題,它們具有“高起點(diǎn),低落點(diǎn)”的特點(diǎn)。此外還有經(jīng)典改編題,它嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范,一題考查多個(gè)知識(shí)點(diǎn)。針對(duì)這一走勢,備考不要搞“題海戰(zhàn)術(shù)”,做題要精,要以中檔題、經(jīng)典題為主攻對(duì)象,應(yīng)從多角度、多側(cè)面來分析思考問題,通過一題多解、一題多變、一題多用等形式讓自己更深刻的領(lǐng)會(huì)和掌握物理知識(shí),培養(yǎng)科學(xué)思維能力。

        5.加強(qiáng)非主干知識(shí)的學(xué)習(xí)

        非主干知識(shí)一般以選擇題的形式出現(xiàn),且試題要求不高,有關(guān)題目變化也小,占物理學(xué)科總分值的10%—20%。非主干知識(shí)易學(xué)易忘,考前要認(rèn)真復(fù)習(xí),加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的領(lǐng)會(huì)和理解,使各知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通,才能在考場上得心應(yīng)手。

        6.掌握應(yīng)考技巧

        要能在高考中將自己的正常水平發(fā)揮出來,在老師的指導(dǎo)下靈活應(yīng)考顯得尤為重要。在備考中要學(xué)會(huì)認(rèn)真審題、透徹分析物理過程、規(guī)范解答、準(zhǔn)確運(yùn)算,確保會(huì)做的題不丟分,似會(huì)似不會(huì)的題能拿到分,不會(huì)做的題有突破,得到部分的分。

        高考在一天天走近,讓我們一起踏踏實(shí)實(shí)走好每一步,認(rèn)真做好每道題,使每一個(gè)細(xì)節(jié)更完美,在高考中展示自己的風(fēng)采,實(shí)現(xiàn)人生理想。

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