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摘 要:本文通过分析纳入必考模块后动量内容在全国新课标卷的考查情况,选择部分典型题目进行评析,并给出合理的备考建议.
关键词:动量内容;分析;备考
文章编号:1008-4134(2019)17-0048中图分类号:G633.7文献标识码:B
基金项目:中山市2018年度立项课题“核心素养背景下的高考物理试题分析与试题编制的实践研究”(项目编号:C2018133).
作者简介:胡振欢(1985-),男,广东清远人,本科,中学高级教师,研究方向:试题命制与试题分析.
1 近三年动量内容考查情况
从2017年起动量和近代物理部分被纳入全国新课标卷的物理试题的必考部分,既完善了力学体系,使得中学阶段的知识结构更为完整,守恒的思想得以完善,增强对学生学科思维的培育,又使得命题的素材更为丰富.纳入必考内容后,近三年考核的动量内容可以用表1来呈现.
從表1可以看出,动量内容纳入必考模块后,其所占试题的分值比例逐渐增多.
2 典型试题评析
例1 (2019新课标Ⅲ卷第25题)静止在水平地面上的两小物块A、B,质量分别为mA=1.0 kg,mB=4.0 kg;两者之间有一被压缩的微型弹簧,A与其右侧的竖直墙壁距离l=1.0 m,如图1所示.某时刻,将压缩的微型弹簧释放,使A、B瞬间分离,两物块获得的动能之和为Ek=10.0 J.释放后,A沿着与墙壁垂直的方向向右运动.A、B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.20.重力加速度取g=10 m/s2.A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短.
(1)求弹簧释放后瞬间A、B速度的大小;
(2)物块A、B中的哪一个先停止?该物块刚停止时A与B之间的距离是多少?
(3)A和B都停止后,A与B之间的距离是多少?
答案解析:
(1)设弹簧释放瞬间A和B的速度大小分别为vA、vB,以向右为正,由动量守恒定律和题给条件有
0=mAvA–mBvB①
Ek= 12mA v2A 12mB v2B ②
联立①②式并代入题给数据得
vA=4.0 m/s,vB=1.0 m/s③
(2)A、B两物块与地面间的动摩擦因数相等,因而两者滑动时加速度大小相等,设为a.假设A和B发生碰撞前,已经有一个物块停止,此物块应为弹簧释放后速度较小的B.设从弹簧释放到B停止所需时间为t,B向左运动的路程为sB,则有
mBa=μmBg④
sB=vBt-12at2⑤
vB-at=0⑥
在时间t内,A可能与墙发生弹性碰撞,碰撞后A将向左运动,碰撞并不改变A的速度大小,所以无论此碰撞是否发生,A在时间t内的路程sA都可表示为
sA=vAt–12at2⑦
联立③④⑤⑥⑦式并代入题给数据得
sA=1.75 m,sB=0.25 m⑧
这表明在时间t内A已与墙壁发生碰撞,但没有与B发生碰撞,此时A位于出发点右边0.25 m处.B位于出发点左边0.25 m处,两物块之间的距离s为
s=0.25 m 0.25 m=0.50 m⑨
(3)t时刻后A将继续向左运动,假设它能与静止的B碰撞,碰撞时速度的大小为v′A,由动能定理有
12mAv′2A-12mAv2A=-μmAg2l sB⑩
联立③⑧⑩式并代入题给数据得
v′A= 7m/sB11
故A与B将发生碰撞.设碰撞后A、B的速度分别为v″A和v″B,由动量守恒定律与机械能守恒定律有
mA-v′A=mAv″A mBv″BB12
12mAv′2A=12mAv′2A 12mBv′2BB13
联立B11B12B13式并代入题给数据得
v″A=375m/s,v″B=-275m/sB14
这表明碰撞后A将向右运动,B继续向左运动.设碰撞后A向右运动距离为s′A时停止,B向左运动距离为s′B时停止,由运动学公式
2as′A=v″2A 2as′B=v″2BB15
关键词:动量内容;分析;备考
文章编号:1008-4134(2019)17-0048中图分类号:G633.7文献标识码:B
基金项目:中山市2018年度立项课题“核心素养背景下的高考物理试题分析与试题编制的实践研究”(项目编号:C2018133).
作者简介:胡振欢(1985-),男,广东清远人,本科,中学高级教师,研究方向:试题命制与试题分析.
1 近三年动量内容考查情况
从2017年起动量和近代物理部分被纳入全国新课标卷的物理试题的必考部分,既完善了力学体系,使得中学阶段的知识结构更为完整,守恒的思想得以完善,增强对学生学科思维的培育,又使得命题的素材更为丰富.纳入必考内容后,近三年考核的动量内容可以用表1来呈现.
從表1可以看出,动量内容纳入必考模块后,其所占试题的分值比例逐渐增多.
2 典型试题评析
例1 (2019新课标Ⅲ卷第25题)静止在水平地面上的两小物块A、B,质量分别为mA=1.0 kg,mB=4.0 kg;两者之间有一被压缩的微型弹簧,A与其右侧的竖直墙壁距离l=1.0 m,如图1所示.某时刻,将压缩的微型弹簧释放,使A、B瞬间分离,两物块获得的动能之和为Ek=10.0 J.释放后,A沿着与墙壁垂直的方向向右运动.A、B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.20.重力加速度取g=10 m/s2.A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短.
(1)求弹簧释放后瞬间A、B速度的大小;
(2)物块A、B中的哪一个先停止?该物块刚停止时A与B之间的距离是多少?
(3)A和B都停止后,A与B之间的距离是多少?
答案解析:
(1)设弹簧释放瞬间A和B的速度大小分别为vA、vB,以向右为正,由动量守恒定律和题给条件有
0=mAvA–mBvB①
Ek= 12mA v2A 12mB v2B ②
联立①②式并代入题给数据得
vA=4.0 m/s,vB=1.0 m/s③
(2)A、B两物块与地面间的动摩擦因数相等,因而两者滑动时加速度大小相等,设为a.假设A和B发生碰撞前,已经有一个物块停止,此物块应为弹簧释放后速度较小的B.设从弹簧释放到B停止所需时间为t,B向左运动的路程为sB,则有
mBa=μmBg④
sB=vBt-12at2⑤
vB-at=0⑥
在时间t内,A可能与墙发生弹性碰撞,碰撞后A将向左运动,碰撞并不改变A的速度大小,所以无论此碰撞是否发生,A在时间t内的路程sA都可表示为
sA=vAt–12at2⑦
联立③④⑤⑥⑦式并代入题给数据得
sA=1.75 m,sB=0.25 m⑧
这表明在时间t内A已与墙壁发生碰撞,但没有与B发生碰撞,此时A位于出发点右边0.25 m处.B位于出发点左边0.25 m处,两物块之间的距离s为
s=0.25 m 0.25 m=0.50 m⑨
(3)t时刻后A将继续向左运动,假设它能与静止的B碰撞,碰撞时速度的大小为v′A,由动能定理有
12mAv′2A-12mAv2A=-μmAg2l sB⑩
联立③⑧⑩式并代入题给数据得
v′A= 7m/sB11
故A与B将发生碰撞.设碰撞后A、B的速度分别为v″A和v″B,由动量守恒定律与机械能守恒定律有
mA-v′A=mAv″A mBv″BB12
12mAv′2A=12mAv′2A 12mBv′2BB13
联立B11B12B13式并代入题给数据得
v″A=375m/s,v″B=-275m/sB14
这表明碰撞后A将向右运动,B继续向左运动.设碰撞后A向右运动距离为s′A时停止,B向左运动距离为s′B时停止,由运动学公式
2as′A=v″2A 2as′B=v″2BB15