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(2019高考理综II第25题)一质量为m=2000kg的汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶。行驶过程中,司机忽然发现前方100m处有一警示牌。立即刹车。刹车过程中,汽车所受阻力大小随时间变化可简化为图(a)中的图线。图(a)中,0~t1时间段为从司机发现警示牌到采取措施的反应时间(这段时间内汽车所受阻力已忽略,汽车仍保持匀速行驶),t1=0.8s;t1~t2时间段为刹车系统的启动时间,t2=1.3s;从t2时刻开始汽车的刹车系统稳定工作,直至汽车停止,已知从t2时刻开始,汽车第1s内的位移为24m,第4s内的位移为1m。
(1)在图(b)中定性画出从司机发现警示牌到刹车系统稳定工作后汽车运动的v-t图线;
(2)求t2时刻汽车的速度大小及此后的加速度大小;
(3)求刹车前汽车匀速行驶时的速度大小及t1~t2时间内汽车克服阻力做的功;司机发现警示牌到汽车停止,汽车行驶的距离约为多少(以t1~t2时间段始末速度的算术平均值替代这段时间内汽车的平均速度)?
这是一道综合性非常强的力学题,考查学生审题能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力。从而考查了学生物理观念、物理思维、科学态度与责任等物理学科核心素养。
所以,在日常教学中要从以下几方面来加强:
一.联系生活科技和实验加强基础知识的教学。
该题涉及运动规律、力、牛顿运动定律、动量定理、动能定理、图像等多个重要的知识点。
扎实掌握各部分基础知识是提高综合分析应用能力的关键。物理知识比较抽象,教学中需联系生活科技和实验加强基础知识的教学,便于学生更好的理解物理概念、规律及其适用范围,充分提高学生的理解能力。
二.加强针对性训练,提高综合分析能力。
分析该题,考查的是常见的汽车刹车问题,将理论和生活很好的联系起来。但并非是简单的匀减速理想模型,而是更符合实际现象的情况:反应阶段,依然保持匀速运动;刹车系统启动阶段,阻力均匀的增大,故加速度均匀的增大,做加速度增大的减速直线运动;刹车阶段,阻力恒定,做匀减速直线运动。
高考题要求学生有较强的综合分析能力。所以,必须在日常教学中加强针对性训练,从简单入手,引导学生养成分析习惯,逐渐掌握分析方法,从而提高分析解决问题的能力。
三.加强图像及图像延伸的教学。
该题的难点一:要求作出v-t图像,第一阶段匀速运动和第三阶段匀减速直线运动都比较简单,而第二阶段要求学生要会画加速度不断增大的减速直线运动的图像(向下凹的曲线)。这属于教材速度图像知识的延伸应用,要求学生有很好的理解和延伸应用知识的能力。
该题的难点二:在剎车系统启动阶段,阻力是均匀变化的,计算刹车前的速度,要利用动量定理,才能计算出刹车前的速度。教材v-t图像中的面积可以计算位移,类比分析f-t图像的面积可以计算动量的变化,从而解决问题。要求学生有比较强的类比分析应用能力。
物理问题的探究、物理规律的表达等通常需要通过图像来解决。教材中只涉及一些简单基本的知识,故平常教学中要加强图像及图像延伸的教学,以提高学生识图能力、作图能力、将图和物理规律物理情景结合分析的能力。
四.加强灵活应用数学知识解决物理问题的教学。
该题的难点三:匀减速阶段告诉汽车第1s内和第4s内的位移,要求学生灵活的应用匀变速直线运动的规律方程分析,汽车4s前停止还是4s后停止,从而计算刹车加速度和速度,期间要解二元二次方程,运算量也比较大。要求学生有掌握假设和驳论的思维能力。
物理问题分析探究中,常用到推理、解方程、分情况讨论、几何法等数学方法。目前,不少同学不屑于推导公式、解方程计算、分情况讨论等,所以在日常教学中多加强数学基本知识和基本方法的教学,以提高综合分析解答问题的能力,达到提高科学素养的目的。
五.加强知识点间联系和区别教学,并将知识拓展应用。
物理知识是相互关联的,故教学中加强将各部分知识结合起来,并适当的拓展应用,让学生对物理整体有深入的理解,有利于提高学生综合科学素养。
比如:大多物理综合题,需从力与运动的关系的角度分析物理过程,结合物理规律,应用数学方法进行分析,从而解决问题。
答案
(1)
(2) ,28m/s
(3)30m/s; ;87.5m
以上浅识,以求同行共勉。
(1)在图(b)中定性画出从司机发现警示牌到刹车系统稳定工作后汽车运动的v-t图线;
(2)求t2时刻汽车的速度大小及此后的加速度大小;
(3)求刹车前汽车匀速行驶时的速度大小及t1~t2时间内汽车克服阻力做的功;司机发现警示牌到汽车停止,汽车行驶的距离约为多少(以t1~t2时间段始末速度的算术平均值替代这段时间内汽车的平均速度)?
这是一道综合性非常强的力学题,考查学生审题能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力。从而考查了学生物理观念、物理思维、科学态度与责任等物理学科核心素养。
所以,在日常教学中要从以下几方面来加强:
一.联系生活科技和实验加强基础知识的教学。
该题涉及运动规律、力、牛顿运动定律、动量定理、动能定理、图像等多个重要的知识点。
扎实掌握各部分基础知识是提高综合分析应用能力的关键。物理知识比较抽象,教学中需联系生活科技和实验加强基础知识的教学,便于学生更好的理解物理概念、规律及其适用范围,充分提高学生的理解能力。
二.加强针对性训练,提高综合分析能力。
分析该题,考查的是常见的汽车刹车问题,将理论和生活很好的联系起来。但并非是简单的匀减速理想模型,而是更符合实际现象的情况:反应阶段,依然保持匀速运动;刹车系统启动阶段,阻力均匀的增大,故加速度均匀的增大,做加速度增大的减速直线运动;刹车阶段,阻力恒定,做匀减速直线运动。
高考题要求学生有较强的综合分析能力。所以,必须在日常教学中加强针对性训练,从简单入手,引导学生养成分析习惯,逐渐掌握分析方法,从而提高分析解决问题的能力。
三.加强图像及图像延伸的教学。
该题的难点一:要求作出v-t图像,第一阶段匀速运动和第三阶段匀减速直线运动都比较简单,而第二阶段要求学生要会画加速度不断增大的减速直线运动的图像(向下凹的曲线)。这属于教材速度图像知识的延伸应用,要求学生有很好的理解和延伸应用知识的能力。
该题的难点二:在剎车系统启动阶段,阻力是均匀变化的,计算刹车前的速度,要利用动量定理,才能计算出刹车前的速度。教材v-t图像中的面积可以计算位移,类比分析f-t图像的面积可以计算动量的变化,从而解决问题。要求学生有比较强的类比分析应用能力。
物理问题的探究、物理规律的表达等通常需要通过图像来解决。教材中只涉及一些简单基本的知识,故平常教学中要加强图像及图像延伸的教学,以提高学生识图能力、作图能力、将图和物理规律物理情景结合分析的能力。
四.加强灵活应用数学知识解决物理问题的教学。
该题的难点三:匀减速阶段告诉汽车第1s内和第4s内的位移,要求学生灵活的应用匀变速直线运动的规律方程分析,汽车4s前停止还是4s后停止,从而计算刹车加速度和速度,期间要解二元二次方程,运算量也比较大。要求学生有掌握假设和驳论的思维能力。
物理问题分析探究中,常用到推理、解方程、分情况讨论、几何法等数学方法。目前,不少同学不屑于推导公式、解方程计算、分情况讨论等,所以在日常教学中多加强数学基本知识和基本方法的教学,以提高综合分析解答问题的能力,达到提高科学素养的目的。
五.加强知识点间联系和区别教学,并将知识拓展应用。
物理知识是相互关联的,故教学中加强将各部分知识结合起来,并适当的拓展应用,让学生对物理整体有深入的理解,有利于提高学生综合科学素养。
比如:大多物理综合题,需从力与运动的关系的角度分析物理过程,结合物理规律,应用数学方法进行分析,从而解决问题。
答案
(1)
(2) ,28m/s
(3)30m/s; ;87.5m
以上浅识,以求同行共勉。