论文部分内容阅读
2009年山东高考理综物理部分恰当的体现了“命题以能力测试为主导,着重考查考生对所学相关课程的基础知识、基本技能的掌握和综合应用所学知识分析问题、解决问题的能力,重视理论联系实际,注重考查考生的科学素养。”试题源于教材,高于教材,又不拘泥于教材,试题具有突出主干、情景求新、新而不难、新而不偏、活而不怪、不避陈题、推陈出新的特点,具有“稳中求变、变中求新、新中求实、体现课改”的特点。这些特点和变化趋势能起到很好的导向作用,给来年的高考备考指明了方向,为新课程的改革起到了积极的推动作用。
试题所涉及知识内容(见表1)覆盖力学、热学、电磁学、光学、原子物理各部分主干知识。从表中可以看出突出考查了必修力学、选修电磁学部分,总分为82.8%,再加上选修3-4中振动和波部分,则力电部分占总分的84.3%。
试题在考查主干知识的同时,注重考查必修中的基本概念和基本规律,且更加突出考查学生运用“力和运动的观点”、“能量的观点”分析解决问题,在今年试卷中占69分,为总分的78.7%,这充分体现了考查主干知识和学科主要思想方法的命题思路,且今年更加注重的是“力和运动的观点”,整卷占52分,体现了命题更加注重基础性。
例1.(第25题)如图1所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为t,第一四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右连续发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子。在0~3t0时间内两板间加上如图2所示的电压(不考虑极边缘的影响)。已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、l、t0、B为已知量。(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)
(1)求电压U0的大小。
(3)何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间。
解析:(1)t=0时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动,t0时刻刚好从极板边缘射出,在y轴负(3)方法1:在0~t0时间内进入电场的带电粒子离开电场时速度斜向下,在磁场中的运动时间大于半个周
带电粒子在磁场运动的轨迹图如图3所示,圆弧所对的圆心角为?兹=2?琢,带电粒子在磁场运动,由牛顿第二电粒子在电场中运动的时间为最大tm=t0。
所以在2t0时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短。
方法2:如图3所示,设带电粒子进入磁场时速度方向与y轴正方向的夹角为?琢,圆弧所对的圆心角为?兹=2 ?中向下偏转程度越大,进入磁场时速度方向与y轴正方向的夹角为?琢越大,运动时间越长;带电粒子在电场中向上偏转程度越大,进入磁场时速度方向与y轴正方向的夹角为?琢越小,运动时间越短。所以2 t0时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短。(以下解答从略)
点评:本题设计巧妙,考查不计重力的带电粒子在匀强电场、无场区域、匀强磁场中运动。有些考生看到题目的阅读量大、过程复杂、字母较多时,望而生畏、望题兴叹,找不到解决问题的突破口。本题虽过程复杂,但只要掌握带电粒子在匀强电场中的类平抛运动模型、在无场区域的匀速直线运动、在匀强磁场中的匀速圆周运动,即可正确解出前两问。而最后一问是一个极值问题,利用物理分析的方法找到极值条件是解此问的关键,这一问主要考查考生的分析、推理、论证和文字运算能力。
2.单一物体的多过程问题成为新课标区物理计算题命题的主要题型
伴随着新课程改革的推进,2009年高考命题突出了新课程理念的领航作用,注重了“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”的三维目标的考查。在注重对主干知识考查的同时,通过与生活、生产和科技相联系,巧设问题情景,回归经典模型,降低试题难度,设置单一物体的多过程问题情景,在考查理解、推理、分析综合、应用数学、实验等五大能力的基础上,加大了对“过程与方法”、“情感态度与价值观”的考查力度。
例2.(第24题)如图4所示,某货场将质量为m1=100kg的货物(可视为质点)从高处运送至地面,为避免货物与地面发生撞击,现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道,使货物由轨道顶端无初速滑下,轨道半径R=1.8m。地面上紧靠轨道依次排放两块完全相同的木板A、B,长度均为l =2m,质量均为m2=100kg,木板上表面与轨道末端相切。货物与木板间的动摩擦因数为?滋1,木板与地面间的动摩擦因数?滋=0.2。(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,取g=10m/s2)
(1)求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力。
(2)若货物滑上木板A时,木板不动,而滑上木板B时,木板B开始滑动,求?滋1应满足的条件。
(3)若?滋1=0.5,求货物滑到木板A末端时的速度和在木板A上运动的时间。
解析:(1)设货物滑到圆轨道末端时的速度为?淄0,在货物的下滑过程中根据机械能守恒定律得
设货物在轨道末端所受支持力的大小为FN,根据牛顿第二定律得
联立以上两式代入数据得FN=3000N ③
根据牛顿第三定律,货物到达圆轨道末端时对轨道的压力大小为3000N,方向竖直向下。
(2)若滑上木板A时,木板不动,由受力分析得
?滋1m1g≤?滋2(m1+2m2)g④
若滑上木板B时,木板B开始滑动,由受力分析得
?滋1m1g>?滋2(m1+m2)g ⑤
联立④⑤式代入数据得0.4<?滋1≤0.6⑥
(3)方法1:(应用牛顿第二定律和运动学公式)
?滋1=0.5,由⑥式可知,货物在木板A上滑动时,木板不动。设货物在木板A上做减速运动时的加速度大小为a1,由牛顿第二定律得 ?滋1m1g = m1a1 ⑦
联立①⑦⑧式代入数据得?淄1 = 4m/s ⑨
设在木板A上运动的时间为t,由运动学公式得
?淄1=?淄0-a1t ⑩
联立①⑦⑨⑩式代入数据得t=0.4s。
方法2:(应用动能定理和平均速度公式)
设货物滑到木板A末端是的速度为?淄1,由动能定理得
设在木板A上运动的时间为t,由平均速度公式得
联立{11}{12}式代入数据得t=0.4s。
点评:本题以货场运送货物为背景,巧设问题情景,考查了圆周运动、匀变速直线运动、力和运动的关系,全面考查了力学的基本规律和方法,求解圆周运动某一点的受力情况,应用牛顿运动定律,研究匀变速直线运动应用牛顿运动定律和运动学公式,也可以应用动能定理,必要时可以用图象来表达物理过程。此题是经典的滑块冲上木板型的问题,虽问题经典但设问角度新颖。可见,此题通过“过程型”计算题较好的考查了新课标的三维目标。
拓展:若?滋1=0.5,货物滑过木板A后,货物能否滑到木板B的末端?货物在相对地面静止时,货物发生的位移是多大?
3、以生活、科技、社会、环境为背景,体现新课程的时代性
在考试大纲中指出“高考物理试题着重考查考生的知识、能力和科学素养,注重理论联系实际,注重科学技术和社会、经济发展的联系,注意物理知识在生产、生活等方面的广泛应用。”在此套高考试卷中,呈现了大量的联系生活、生产、科技、社会、环境的试题。
例3.(第22题)图5示为某探究活动小组设计的节能运动系统。斜面轨道倾角为30°,质量为M的木箱与轨道的滑下,当轻弹簧被压缩至最短时,自动卸货装置立刻将货物卸下,然后木箱恰好被弹回到轨道顶端,再重复上述过程。下列选项正确的是()
A. m=MB. m=2M
C. 木箱不与弹簧接触时,上滑的加速度大于下滑的加速度
D. 在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中,减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
解析:由受力分析和牛顿第二定律可知,下滑时加速度为gsinθ-?滋gcosθ,上滑时加速度为gsinθ+?滋gcosθ,选项C正确。设下滑的距离为l,根据能量守恒定律有?滋(m+M)glcosθ + ?滋Mglcosθ = mglsinθ ,解得m=2M,选项B正确。在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中,减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能和摩擦体间的内能,选项D错。所以本题正确选项为BC。
点评:本题以某探究活动小组设计的节能运动系统为背景,体现研究性学习小组的探究活动,又与生产、生活相联系,考查受力分析、牛顿第二定律、机械能守恒定律、能量守恒定律、功能关系等重要力学规律,注意本题容易漏选选项B和错选选项D,体现了命题的基础性和综合性,有较高的区分度和难度,有利于高校选拔新生。
例4(第18题)2008年9月25日至28日我国成功实施了“神舟”七号载入航天飞行并实现了航天员首次出舱。飞船先沿椭圆轨道飞行,后在远地点343千米处点火加速,由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道,在此圆轨道上飞船运行周期约为90分钟。下列判断正确的是( )
A. 飞船变轨前后的机械能相等
B. 飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态
C. 飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度
D. 飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度
解析:飞船点火变轨而加速,有除了万有引力以外的其他外力做功,变轨后的机械能增加,选项A错。飞船在圆轨道上运动时由万有引力提供向心力,航天员出舱后仍在原轨道上做匀速圆周运动,所以航天员出舱前后都处飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度,选项C正确。飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时和BC。
点评:本题以航天科技中的“神舟”七号飞船为背景,结合万有引力定律、圆周运动,考查了飞船在变轨、运行过程中的机械能是否守恒、超重和失重、角速度、加速度等问题。解此类问题的关键是建立匀速圆周运动模求得线速度、角速度、周期、加速度、轨道处的重力加速度。明确机械能守恒和物体处于超重、失重的条件。解此类问题的关键是区分一般卫星和同步卫星,弄清卫星的发射、变轨、运行、返回等过程的原理。
此类问题还有,如第19题以生活中的远距离输电为背景,考查输电原理、变压器的工作原理,如第23题以节能和环保为背景,考查实验能力,如第24题以生产中的运送货物为背景,考查力学的主干知识和重要方法。
4.图象问题仍是命题的重点,考查应用数学处理物理问题的能力。
今年试题加大了图像、图形和信息题的考查力度,从而增加了试题的相对难度,提高了试题的区分度和效度。该份物理试卷共有20幅图,且有8副图象,高考物理命题常常利用图示或图象反映物理信息和物理规律,从不同的角度考查了考生的识图、析图、用图的能力。
例5.(第17题)某物体做直线运动的ν-t图象如图6所示,据此判断图7(F表示物体所受合力,x表示物体的位移)四个选项中正确的是()
解析:由图可知前两秒物体做初速度为零的匀加速直线运动,加速度不变,受力恒定;2s-4s向正方向做匀减速直线运动,受力恒定且为负;4s-6s向负方向做匀加速直线运动,受力恒定且为负,2s-6s内的加速度不变,受力恒定;所以选项A错;6s-8s向负方向做匀减速直线运动,受力恒定且为正。匀变速直线运动的位移图象的形状是抛物线,所以选项CD错。本题正确选项为B。
点评:用速度图象表示物理过程,分析速度图象提供的信息,弄清物体的加速度、合外力、位移的变化情况,再利用图象表示这些物理量的变化,从而做出选择。处理问题的关键是理解速度图象的特点和所表示的物理过程的规律。速度—时间图象特点有:①速度是矢量,速度图象上只能表示物体运动的两个方向,t轴上方代表的是“正方向”,t轴下方代表的是“负方向”,所以速度图象只能描述物体做直线运动的规律,不能画出物体做曲线运动的速度图象;②速度图象中图线上每一点的斜率表示该点的加速度,斜率的大小表示加速度的大小,斜率的正负表示加速度的方向;③速度图象中图线与时间轴所包围的“面积”表示物体的位移,t轴上方为正,t轴下方为负。另外还要弄清图象的截距和拐点(或交点)的物理意义。
5.实验仍以电学实验为主力学为副,考查设计和完成实验的能力
实验命题仍以电学实验为主,由前两年的一道单一的组合式命题变化为两道小型组合式命题,23第(1)小题利用家中的生活用具验证平行四边形定则,考查了“实验原理和方法,会使用仪器,会观察、分析实验现象,会记录、处理实验数据。”23第(2)小题以节能环保为背景,考查了利用图表、图象处理所给数据的方法,并得出结论,考查了“运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计实验。”
例6.(第23题)请完成以下两小题。
(1)某同学在家中尝试验证平行四边形定则,他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下实验:如图8所示,将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上,另一端与第三条橡皮筋连接,结点为O,将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物。
①为完成实验,下述操作中必需的是_________________。
a.测量细绳的长度 b.测量橡皮筋的原长
c.测量悬挂重物后像皮筋的长度
d.记录悬挂重物后结点O的位置
②钉子位置固定,欲利用现有器材,改变条件再次实验证,可采用的方法是__________________________。
(2)为了节能和环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为lx)。某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表:
①根据表中数据,请在图9给定的坐标系(见答题卡)中描绘出阻值随照度变化的曲线,并说明阻值随照度变化的特点。
②如图10所示,当1、2两端所加电压上升至2V时,控制开关自动启动照明系统,请利用下列器材设计一个简单电路。给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗照度降低至1.0(1x)时启动照明系统,在虚线框内完成电路原理图。(不考虑控制开关对所设计电路的影响)
提供的器材如下:
直流电源E(电动势3V,内阻不计);
定值电阻:R1=10k?赘,R2=20k?赘,R3=40k?赘(限选其中之一并在图中标出);
开关S及导线若干。
解析:(1)①要完成验证平行四边形定则,需要知道三条橡皮筋的弹力和方向,由胡克定律F=kx得,要测量三条相同的橡皮筋(劲度系数相同)的弹力,可以用三条相同的橡皮筋的形变量代表弹力的大小,所以选项a错,选项bc正确;还要记下结点O的位置,实验选项d正确。本题正确选项为bcd。
②要改变条件再次实验证,只需改变橡皮筋的弹力,所以可采用的方法是更换不同的小重物
(2)①将光敏电阻的阻值和对应的光照值在给定的图象中描点,然后用平滑的曲线拟合成如图11所示的曲线,即为光敏电阻的阻值随光照变化的曲线;光敏电阻的阻值随照度变化的特点是光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小。
②当1、2两端所加电压上升至2V时,控制开关自动启动照明系统,给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗照度降低至1.0(1x)时启动照明系统,由图表可知,此时光敏电阻阻值为20k?赘,两端电压为2V,而电源电动势为3V,所以应加上一个分压电阻,由串联电路电压分配关系知,分压电阻阻值为10k?赘,即选用R1。电路原理图如图12所示。
点评:使用仪器,观察、分析实验现象,获取实验数据后,作出图表、图象,分析图表、图象,得出实验结论。这是近几年新课标区高考命题的一大亮点,也是高考能力的要求。近几年的高考实验题突出考查了实验的“思想与方法”和处理实验数据的方法,这也是新课程标准的要求。
6.选考部分难度降低,突出考查“Ⅱ级要求”考点
新课标区高考命题的重心前移,突出考查力学和电学中的主干知识和重要物理思想和方法。对选考部分的要求降低,由于选考部分的命题仅限于模块内综合,所以在试卷中选考部分命题难度在逐渐降低,每一模块的命题方式、难度系数基本相当,一般将考试大纲中的“Ⅱ级要求”考点作为命题的重点,以体现选考的公平性。
例7(第36题)[物理—物理3-3]
一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C,其中A→B过程为等压变化,B→C过程为等容变化。已知VA=0.3m3,TA=TC=300K、TB=400K。
(1)求气体在状态B时的体积。
(2)说明B→C过程压强变化的微观原因
(2)微观原因:气体体积不变,分子密集程度不变,温度变小,气体分子平均动能减小,导致气体压强减小。
(3)Q1大于Q2;因为TA=TC,故A→B增加的内能与B→C减小的内能相同,而AB过程气体对外做正功,BC过程气体不做功,由热力学第一定律可知Q1大于Q2
点评:本题考查了理想气体实验定律,气体压强的微观意义、热力学第一定律。考查考生的理解、表达、推理能力。
例8(第37题)(物理—物理3-4)
(1)图13为一简谐波在t=0时刻的波形图,介质中的质点P做简谐运动的表达式为y=4sin5?仔,求该波的速度,并画出t=0.3s时的波形图(至少画出一个波长)
解析:(1)由简谐运动的表达式可知?棕=5?仔rad/s,t=0时刻质点P向上运动,故波沿x轴正方向传播。由波形图读出波长?姿=4m,
联立①②式代入数据可得?淄=10m/s。
t=0.3s时的波形图如图15所示。
点评:本题的第(1)问考查了简谐运动的波动图象,根据波动图象和某一质点的振动表达式求周期、波速,由波形图确定下一时刻的波形图,考查考生的识图、用图的能力。本题的第(2)问以生活用具薄壁圆柱形玻璃杯为背景,考查了光的折射、全反射和折射定律,考查了考生的理解、计算能力。
例9(第38题)[物理—物理3-5]
①上述核反应方程为___________。
②质量亏损为_______________kg。
(2)如图16所示,光滑水平直轨道上有三个木块,A、B、C,质量分别为mA=mc=2m,mB=m,A、B用细绳连接,中间有一压缩的弹簧(弹簧与滑块不栓接)。开始时A、B以共同速度?淄0运动,C静止。某时刻细绳突然断开,A、B被弹开,然后B又与C发生碰撞并粘在一起,最终三滑块速度恰好相同。求B与C碰撞前B的速度。
(2)设共同速度为?淄,滑块A和B分开后,B的速度为?淄B,由动量守恒定律有(mA+mB)?淄0=mA?淄+mB?淄B ①
点评:本题的第(1)问考查了核反应方程的书写和质能方程,考查了质量数守恒和能量守恒。本题的第(2)问考查了碰撞中的动量守恒,考查了理解、分析物理过程能力。
综上所述,今年的物理试卷的命题是很成功的,从内容上有利于考查考生的综合能力和科学素养,从导向性上体现了课改的精神,确实起到了高考的选拔功能。我们相信,这份试题将对今后的高中物理教学起到很好的引领作用,对新课程改革会起到积极的推动作用。
试题所涉及知识内容(见表1)覆盖力学、热学、电磁学、光学、原子物理各部分主干知识。从表中可以看出突出考查了必修力学、选修电磁学部分,总分为82.8%,再加上选修3-4中振动和波部分,则力电部分占总分的84.3%。
试题在考查主干知识的同时,注重考查必修中的基本概念和基本规律,且更加突出考查学生运用“力和运动的观点”、“能量的观点”分析解决问题,在今年试卷中占69分,为总分的78.7%,这充分体现了考查主干知识和学科主要思想方法的命题思路,且今年更加注重的是“力和运动的观点”,整卷占52分,体现了命题更加注重基础性。
例1.(第25题)如图1所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为t,第一四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右连续发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子。在0~3t0时间内两板间加上如图2所示的电压(不考虑极边缘的影响)。已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、l、t0、B为已知量。(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)
(1)求电压U0的大小。
(3)何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间。
解析:(1)t=0时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动,t0时刻刚好从极板边缘射出,在y轴负(3)方法1:在0~t0时间内进入电场的带电粒子离开电场时速度斜向下,在磁场中的运动时间大于半个周
带电粒子在磁场运动的轨迹图如图3所示,圆弧所对的圆心角为?兹=2?琢,带电粒子在磁场运动,由牛顿第二电粒子在电场中运动的时间为最大tm=t0。
所以在2t0时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短。
方法2:如图3所示,设带电粒子进入磁场时速度方向与y轴正方向的夹角为?琢,圆弧所对的圆心角为?兹=2 ?中向下偏转程度越大,进入磁场时速度方向与y轴正方向的夹角为?琢越大,运动时间越长;带电粒子在电场中向上偏转程度越大,进入磁场时速度方向与y轴正方向的夹角为?琢越小,运动时间越短。所以2 t0时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短。(以下解答从略)
点评:本题设计巧妙,考查不计重力的带电粒子在匀强电场、无场区域、匀强磁场中运动。有些考生看到题目的阅读量大、过程复杂、字母较多时,望而生畏、望题兴叹,找不到解决问题的突破口。本题虽过程复杂,但只要掌握带电粒子在匀强电场中的类平抛运动模型、在无场区域的匀速直线运动、在匀强磁场中的匀速圆周运动,即可正确解出前两问。而最后一问是一个极值问题,利用物理分析的方法找到极值条件是解此问的关键,这一问主要考查考生的分析、推理、论证和文字运算能力。
2.单一物体的多过程问题成为新课标区物理计算题命题的主要题型
伴随着新课程改革的推进,2009年高考命题突出了新课程理念的领航作用,注重了“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”的三维目标的考查。在注重对主干知识考查的同时,通过与生活、生产和科技相联系,巧设问题情景,回归经典模型,降低试题难度,设置单一物体的多过程问题情景,在考查理解、推理、分析综合、应用数学、实验等五大能力的基础上,加大了对“过程与方法”、“情感态度与价值观”的考查力度。
例2.(第24题)如图4所示,某货场将质量为m1=100kg的货物(可视为质点)从高处运送至地面,为避免货物与地面发生撞击,现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道,使货物由轨道顶端无初速滑下,轨道半径R=1.8m。地面上紧靠轨道依次排放两块完全相同的木板A、B,长度均为l =2m,质量均为m2=100kg,木板上表面与轨道末端相切。货物与木板间的动摩擦因数为?滋1,木板与地面间的动摩擦因数?滋=0.2。(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,取g=10m/s2)
(1)求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力。
(2)若货物滑上木板A时,木板不动,而滑上木板B时,木板B开始滑动,求?滋1应满足的条件。
(3)若?滋1=0.5,求货物滑到木板A末端时的速度和在木板A上运动的时间。
解析:(1)设货物滑到圆轨道末端时的速度为?淄0,在货物的下滑过程中根据机械能守恒定律得
设货物在轨道末端所受支持力的大小为FN,根据牛顿第二定律得
联立以上两式代入数据得FN=3000N ③
根据牛顿第三定律,货物到达圆轨道末端时对轨道的压力大小为3000N,方向竖直向下。
(2)若滑上木板A时,木板不动,由受力分析得
?滋1m1g≤?滋2(m1+2m2)g④
若滑上木板B时,木板B开始滑动,由受力分析得
?滋1m1g>?滋2(m1+m2)g ⑤
联立④⑤式代入数据得0.4<?滋1≤0.6⑥
(3)方法1:(应用牛顿第二定律和运动学公式)
?滋1=0.5,由⑥式可知,货物在木板A上滑动时,木板不动。设货物在木板A上做减速运动时的加速度大小为a1,由牛顿第二定律得 ?滋1m1g = m1a1 ⑦
联立①⑦⑧式代入数据得?淄1 = 4m/s ⑨
设在木板A上运动的时间为t,由运动学公式得
?淄1=?淄0-a1t ⑩
联立①⑦⑨⑩式代入数据得t=0.4s。
方法2:(应用动能定理和平均速度公式)
设货物滑到木板A末端是的速度为?淄1,由动能定理得
设在木板A上运动的时间为t,由平均速度公式得
联立{11}{12}式代入数据得t=0.4s。
点评:本题以货场运送货物为背景,巧设问题情景,考查了圆周运动、匀变速直线运动、力和运动的关系,全面考查了力学的基本规律和方法,求解圆周运动某一点的受力情况,应用牛顿运动定律,研究匀变速直线运动应用牛顿运动定律和运动学公式,也可以应用动能定理,必要时可以用图象来表达物理过程。此题是经典的滑块冲上木板型的问题,虽问题经典但设问角度新颖。可见,此题通过“过程型”计算题较好的考查了新课标的三维目标。
拓展:若?滋1=0.5,货物滑过木板A后,货物能否滑到木板B的末端?货物在相对地面静止时,货物发生的位移是多大?
3、以生活、科技、社会、环境为背景,体现新课程的时代性
在考试大纲中指出“高考物理试题着重考查考生的知识、能力和科学素养,注重理论联系实际,注重科学技术和社会、经济发展的联系,注意物理知识在生产、生活等方面的广泛应用。”在此套高考试卷中,呈现了大量的联系生活、生产、科技、社会、环境的试题。
例3.(第22题)图5示为某探究活动小组设计的节能运动系统。斜面轨道倾角为30°,质量为M的木箱与轨道的滑下,当轻弹簧被压缩至最短时,自动卸货装置立刻将货物卸下,然后木箱恰好被弹回到轨道顶端,再重复上述过程。下列选项正确的是()
A. m=MB. m=2M
C. 木箱不与弹簧接触时,上滑的加速度大于下滑的加速度
D. 在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中,减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
解析:由受力分析和牛顿第二定律可知,下滑时加速度为gsinθ-?滋gcosθ,上滑时加速度为gsinθ+?滋gcosθ,选项C正确。设下滑的距离为l,根据能量守恒定律有?滋(m+M)glcosθ + ?滋Mglcosθ = mglsinθ ,解得m=2M,选项B正确。在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中,减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能和摩擦体间的内能,选项D错。所以本题正确选项为BC。
点评:本题以某探究活动小组设计的节能运动系统为背景,体现研究性学习小组的探究活动,又与生产、生活相联系,考查受力分析、牛顿第二定律、机械能守恒定律、能量守恒定律、功能关系等重要力学规律,注意本题容易漏选选项B和错选选项D,体现了命题的基础性和综合性,有较高的区分度和难度,有利于高校选拔新生。
例4(第18题)2008年9月25日至28日我国成功实施了“神舟”七号载入航天飞行并实现了航天员首次出舱。飞船先沿椭圆轨道飞行,后在远地点343千米处点火加速,由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道,在此圆轨道上飞船运行周期约为90分钟。下列判断正确的是( )
A. 飞船变轨前后的机械能相等
B. 飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态
C. 飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度
D. 飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度
解析:飞船点火变轨而加速,有除了万有引力以外的其他外力做功,变轨后的机械能增加,选项A错。飞船在圆轨道上运动时由万有引力提供向心力,航天员出舱后仍在原轨道上做匀速圆周运动,所以航天员出舱前后都处飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度,选项C正确。飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时和BC。
点评:本题以航天科技中的“神舟”七号飞船为背景,结合万有引力定律、圆周运动,考查了飞船在变轨、运行过程中的机械能是否守恒、超重和失重、角速度、加速度等问题。解此类问题的关键是建立匀速圆周运动模求得线速度、角速度、周期、加速度、轨道处的重力加速度。明确机械能守恒和物体处于超重、失重的条件。解此类问题的关键是区分一般卫星和同步卫星,弄清卫星的发射、变轨、运行、返回等过程的原理。
此类问题还有,如第19题以生活中的远距离输电为背景,考查输电原理、变压器的工作原理,如第23题以节能和环保为背景,考查实验能力,如第24题以生产中的运送货物为背景,考查力学的主干知识和重要方法。
4.图象问题仍是命题的重点,考查应用数学处理物理问题的能力。
今年试题加大了图像、图形和信息题的考查力度,从而增加了试题的相对难度,提高了试题的区分度和效度。该份物理试卷共有20幅图,且有8副图象,高考物理命题常常利用图示或图象反映物理信息和物理规律,从不同的角度考查了考生的识图、析图、用图的能力。
例5.(第17题)某物体做直线运动的ν-t图象如图6所示,据此判断图7(F表示物体所受合力,x表示物体的位移)四个选项中正确的是()
解析:由图可知前两秒物体做初速度为零的匀加速直线运动,加速度不变,受力恒定;2s-4s向正方向做匀减速直线运动,受力恒定且为负;4s-6s向负方向做匀加速直线运动,受力恒定且为负,2s-6s内的加速度不变,受力恒定;所以选项A错;6s-8s向负方向做匀减速直线运动,受力恒定且为正。匀变速直线运动的位移图象的形状是抛物线,所以选项CD错。本题正确选项为B。
点评:用速度图象表示物理过程,分析速度图象提供的信息,弄清物体的加速度、合外力、位移的变化情况,再利用图象表示这些物理量的变化,从而做出选择。处理问题的关键是理解速度图象的特点和所表示的物理过程的规律。速度—时间图象特点有:①速度是矢量,速度图象上只能表示物体运动的两个方向,t轴上方代表的是“正方向”,t轴下方代表的是“负方向”,所以速度图象只能描述物体做直线运动的规律,不能画出物体做曲线运动的速度图象;②速度图象中图线上每一点的斜率表示该点的加速度,斜率的大小表示加速度的大小,斜率的正负表示加速度的方向;③速度图象中图线与时间轴所包围的“面积”表示物体的位移,t轴上方为正,t轴下方为负。另外还要弄清图象的截距和拐点(或交点)的物理意义。
5.实验仍以电学实验为主力学为副,考查设计和完成实验的能力
实验命题仍以电学实验为主,由前两年的一道单一的组合式命题变化为两道小型组合式命题,23第(1)小题利用家中的生活用具验证平行四边形定则,考查了“实验原理和方法,会使用仪器,会观察、分析实验现象,会记录、处理实验数据。”23第(2)小题以节能环保为背景,考查了利用图表、图象处理所给数据的方法,并得出结论,考查了“运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计实验。”
例6.(第23题)请完成以下两小题。
(1)某同学在家中尝试验证平行四边形定则,他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下实验:如图8所示,将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上,另一端与第三条橡皮筋连接,结点为O,将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物。
①为完成实验,下述操作中必需的是_________________。
a.测量细绳的长度 b.测量橡皮筋的原长
c.测量悬挂重物后像皮筋的长度
d.记录悬挂重物后结点O的位置
②钉子位置固定,欲利用现有器材,改变条件再次实验证,可采用的方法是__________________________。
(2)为了节能和环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为lx)。某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表:
①根据表中数据,请在图9给定的坐标系(见答题卡)中描绘出阻值随照度变化的曲线,并说明阻值随照度变化的特点。
②如图10所示,当1、2两端所加电压上升至2V时,控制开关自动启动照明系统,请利用下列器材设计一个简单电路。给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗照度降低至1.0(1x)时启动照明系统,在虚线框内完成电路原理图。(不考虑控制开关对所设计电路的影响)
提供的器材如下:
直流电源E(电动势3V,内阻不计);
定值电阻:R1=10k?赘,R2=20k?赘,R3=40k?赘(限选其中之一并在图中标出);
开关S及导线若干。
解析:(1)①要完成验证平行四边形定则,需要知道三条橡皮筋的弹力和方向,由胡克定律F=kx得,要测量三条相同的橡皮筋(劲度系数相同)的弹力,可以用三条相同的橡皮筋的形变量代表弹力的大小,所以选项a错,选项bc正确;还要记下结点O的位置,实验选项d正确。本题正确选项为bcd。
②要改变条件再次实验证,只需改变橡皮筋的弹力,所以可采用的方法是更换不同的小重物
(2)①将光敏电阻的阻值和对应的光照值在给定的图象中描点,然后用平滑的曲线拟合成如图11所示的曲线,即为光敏电阻的阻值随光照变化的曲线;光敏电阻的阻值随照度变化的特点是光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小。
②当1、2两端所加电压上升至2V时,控制开关自动启动照明系统,给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗照度降低至1.0(1x)时启动照明系统,由图表可知,此时光敏电阻阻值为20k?赘,两端电压为2V,而电源电动势为3V,所以应加上一个分压电阻,由串联电路电压分配关系知,分压电阻阻值为10k?赘,即选用R1。电路原理图如图12所示。
点评:使用仪器,观察、分析实验现象,获取实验数据后,作出图表、图象,分析图表、图象,得出实验结论。这是近几年新课标区高考命题的一大亮点,也是高考能力的要求。近几年的高考实验题突出考查了实验的“思想与方法”和处理实验数据的方法,这也是新课程标准的要求。
6.选考部分难度降低,突出考查“Ⅱ级要求”考点
新课标区高考命题的重心前移,突出考查力学和电学中的主干知识和重要物理思想和方法。对选考部分的要求降低,由于选考部分的命题仅限于模块内综合,所以在试卷中选考部分命题难度在逐渐降低,每一模块的命题方式、难度系数基本相当,一般将考试大纲中的“Ⅱ级要求”考点作为命题的重点,以体现选考的公平性。
例7(第36题)[物理—物理3-3]
一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C,其中A→B过程为等压变化,B→C过程为等容变化。已知VA=0.3m3,TA=TC=300K、TB=400K。
(1)求气体在状态B时的体积。
(2)说明B→C过程压强变化的微观原因
(2)微观原因:气体体积不变,分子密集程度不变,温度变小,气体分子平均动能减小,导致气体压强减小。
(3)Q1大于Q2;因为TA=TC,故A→B增加的内能与B→C减小的内能相同,而AB过程气体对外做正功,BC过程气体不做功,由热力学第一定律可知Q1大于Q2
点评:本题考查了理想气体实验定律,气体压强的微观意义、热力学第一定律。考查考生的理解、表达、推理能力。
例8(第37题)(物理—物理3-4)
(1)图13为一简谐波在t=0时刻的波形图,介质中的质点P做简谐运动的表达式为y=4sin5?仔,求该波的速度,并画出t=0.3s时的波形图(至少画出一个波长)
解析:(1)由简谐运动的表达式可知?棕=5?仔rad/s,t=0时刻质点P向上运动,故波沿x轴正方向传播。由波形图读出波长?姿=4m,
联立①②式代入数据可得?淄=10m/s。
t=0.3s时的波形图如图15所示。
点评:本题的第(1)问考查了简谐运动的波动图象,根据波动图象和某一质点的振动表达式求周期、波速,由波形图确定下一时刻的波形图,考查考生的识图、用图的能力。本题的第(2)问以生活用具薄壁圆柱形玻璃杯为背景,考查了光的折射、全反射和折射定律,考查了考生的理解、计算能力。
例9(第38题)[物理—物理3-5]
①上述核反应方程为___________。
②质量亏损为_______________kg。
(2)如图16所示,光滑水平直轨道上有三个木块,A、B、C,质量分别为mA=mc=2m,mB=m,A、B用细绳连接,中间有一压缩的弹簧(弹簧与滑块不栓接)。开始时A、B以共同速度?淄0运动,C静止。某时刻细绳突然断开,A、B被弹开,然后B又与C发生碰撞并粘在一起,最终三滑块速度恰好相同。求B与C碰撞前B的速度。
(2)设共同速度为?淄,滑块A和B分开后,B的速度为?淄B,由动量守恒定律有(mA+mB)?淄0=mA?淄+mB?淄B ①
点评:本题的第(1)问考查了核反应方程的书写和质能方程,考查了质量数守恒和能量守恒。本题的第(2)问考查了碰撞中的动量守恒,考查了理解、分析物理过程能力。
综上所述,今年的物理试卷的命题是很成功的,从内容上有利于考查考生的综合能力和科学素养,从导向性上体现了课改的精神,确实起到了高考的选拔功能。我们相信,这份试题将对今后的高中物理教学起到很好的引领作用,对新课程改革会起到积极的推动作用。