摘?? 要:本文主要論述運(yùn)用物理學(xué)科思想剖析2022年全國乙卷壓軸題并對試題所涉及的問題進(jìn)行了拓展延伸,旨在強(qiáng)調(diào)學(xué)科思想的重要性.
關(guān)鍵詞:物理學(xué)科思想;對稱思想;守恒思想;微元累加思想;類比思想;邏輯推理思想
中圖分類號:G632???????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A???????? 文章編號:1008-0333(2023)07-0114-02
例題?? 如圖1(a),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,t=0時與彈簧接觸,到t=2t0時與彈簧分離,第一次碰撞結(jié)束,A、B的v-t圖像如圖1(b)所示.已知從t=0到t=t0時間內(nèi),物塊A運(yùn)動的距離為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)動的B再次碰撞,之后A再次滑上斜面,達(dá)到的最高點與前一次相同.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與斜面間的動摩擦因數(shù).
解析?? (1)分析題意可得B與A相互作用時,彈簧先被壓縮后伸長,故B先做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動,后做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動;由物理學(xué)科對稱思想可知,A先做加速度逐漸增大的加速運(yùn)動,后做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動,當(dāng)彈簧恢復(fù)原長時A、B分離.故當(dāng)A、B共速時,彈簧壓縮最短彈性勢能最大.由物理學(xué)科守恒思想可知,整個過程系統(tǒng)水平方向不受外力,故動量守恒;又由于系統(tǒng)無機(jī)械能損失,故機(jī)械能守恒;故有:
mB·1.2v0=(mB+m)v0
Epmax=12mB(1.2v0)2-12(mB+m)v20
聯(lián)立解得:mB=5m?? Epmax=0.6mv20
拓展? ?假設(shè)題設(shè)情景中光滑水平面足夠長,B與彈簧接觸即粘連,則A、B的v-t圖像如圖2,這是因為系統(tǒng)水平方向不受外力,系統(tǒng)質(zhì)心做勻速直線運(yùn)動,而A、B關(guān)于質(zhì)心做機(jī)械振動,由物理學(xué)科對稱思想可知,A、B運(yùn)動的v-t圖像一定關(guān)于質(zhì)心v-t圖像對稱的.
大物理教學(xué)觀強(qiáng)調(diào)的物理教學(xué),教的是物理思想,物理公式和定理、定律均是物理思想的客觀呈現(xiàn),運(yùn)用它們解決物理問題就是物理思想的應(yīng)用,這種應(yīng)用是符合客觀實際的,是科學(xué)的.經(jīng)過系統(tǒng)的物理學(xué)習(xí)及物理學(xué)科思想應(yīng)用,對學(xué)生將來處理生產(chǎn)生活問題產(chǎn)生巨大影響,并始終處于一種正確的導(dǎo)向位置.一道高考題考查了學(xué)生運(yùn)用多種物理學(xué)科思想解決問題的能力,這就是高考試題選撥功能的重要體現(xiàn).
參考文獻(xiàn):
[1] 人民教育出版社,課程教材研究所,物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程實驗教科書·物理[M].北京:人民教育出版社,2010.
[責(zé)任編輯:李?? 璟]
收稿日期:2022-12-05
作者簡介:單文忠,男,中學(xué)正高級教師,從事高中物理教學(xué)研究.