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摘 要:在對2013-2016年高考全国新课标理综Ⅰ卷和Ⅱ卷物理试题中的圆周运动试题进行分析的基础上,总结了圆周运动的常见考点,探讨了高三复习的方法和措施。
关键词:圆周运动;新课标;高考备考
圆周运动是高中物理知识体系中的重要组成部分,新课标模式下的高考考试大纲中对匀速圆周运动的向心力是Ⅱ类要求。从2013年至2016年新课标模式下的高考全国卷中均对圆周运动知识进行了考查,体现了高考命题在重要知识点考查上“稳中求新,稳中求变”的一贯思想,对新课程理念下的高中物理教学有着积极的导向作用。这些考点的考查都是应用所学的圆周运动的知识解决题中所给的新信息、新情境下的问题。这需要学生有较强的思维能力、搜索能力和数学推理能力,能快速阅读和搜索试题所给的信息,运用圆周运动的理论解决信息中提出的问题。
本文对2013年至2016年高考全国新课标理综Ⅰ卷和Ⅱ卷物理试题中的圆周运动试题进行归类分析(见表1),并提出2017年的备考建议。
从上表可以看出,对圆周运动知识的考查依据考纲,突出重点。大多数是将知识迁移到水平面、竖直面、电磁复合场等环境背景中进行综合考查,考查题型多种多样,并有逐年增多的趋势。因此,复习时要对圆周运动的基本特点、条件和规律更加重视,要深刻理解,具备在具体问题中能做出判断和应用的能力。
一、 水平面背景下的圆周运动考查
【例1】 (2014年全国新课标Ⅰ卷第20题)如图,两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴OO′的距离为l,b与转轴的距离为2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是( )
A. b一定比a先开始滑动
B. a、b所受的摩擦力始终相等
C. ω=kg2l是b开始滑动的临界角速度
D. 当ω=2kg3l时,a所受摩擦力的大小为kmg
【解析】 小木块都随水平转盘做圆周运动,在发生相对滑动之前,角速度相等,小木块与水平转盘之间的静摩擦力提供向心力,由于木块b的半径大,所以发生相对滑动前,木块b的静摩擦力大。随着角速度的增大,当静摩擦力等于滑动摩擦力时木块开始滑动,小木块b先滑动,但是小木块a受到的摩擦力还没有达到最大静摩擦力,即还没有达到临界状态。
【评注】 研究对象在向心力的作用下做水平面内的匀速圆周运动,找出向心力的来源是解决问题的重点,牛顿第二定律则是解决问题的关键。
二、 竖直面背景下的圆周运动考查
【例2】 (2016年全国新课标Ⅱ卷第16题)如图,小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示,将两球由静止释放,在各自轨迹的最低点( )
A. P球的速度一定大于Q球的速度
B. P球的动能一定小于Q球的动能
C. P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力
D. P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度
【解析】 小球从悬点等高点由静止释放后做圆周运动,不考虑空气阻力的情况下,小球的机械能守恒,在轨道最低点,绳子对小球的拉力与小球自身重力的合力指向圆心,充当向心力。虽然整个运动不是匀速圆周运动,但是符合牛顿第二定律的瞬时性规律。
【评注】 研究对象做的是非匀速圆周运动,合外力不等于向心力,但是径向合外力提供向心力,所以找出向心力的来源仍然是解决问题的重点,牛顿第二定律仍然是解决问题的关键。
三、 电磁场背景下的圆周运动考查
【例3】 (2013年全国新课标Ⅰ卷第18题)如图,半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面),磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外,一电荷量为q(q>0)。质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域,射入点与ab的距离为R/2,已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°,则粒子的速率为(不计重力)( )
A. qBR2m B. qBRm C. 3qBR2m D. 2qBRm
【解析】 不考虑粒子受到重力的情况下,带电粒子沿平行于直径的方向进入圆形磁场区域运动做匀速圆周运动,粒子在磁场中受到的洛伦兹力充当向心力。题目要求学生首先要理解题意,找出带电粒子从哪个位置飞出磁场,根据题给的几何关系中圆的相关知识和对称性求出粒子圆周运动的半径,进而求出粒子的入射速率。
【评注】 本题命题立意是考查带电粒子在磁场中的圆周运动,向心力的来源是粒子受到的洛伦兹力,解题的难点是如何求出粒子做匀速圆周运动的半径,熟练运用数学几何关系中圆的相关知识和对称性尤为重要,最后通过牛顿第二定律运算结果是关键。
四、 圆周运动的备考建议
总体看历年高考新课标全国卷中的关于圆周运动的物理试题,较好地体现了命题指导思想和原则与高考命题在重要知识点考查上的平稳发展。但是试题在能力方面提出了更高的要求,特别是对理解能力和应用数学处理物理问题的能力的考查,所以,在接下来的物理备考中,教师要注意做到以下几点:
1. 重视基础知识和基本能力,学会挖掘课本资源;比如熟练找出圆周运动向心力的来源,找出圆周运动的圆心、轨迹,快速利用几何知识求解半径等基本功要扎实。课本是知识之源,一定要做到熟读、精读,看懂看透,绝对不能留任何死角,包括课后的阅读材料、资料等,近年来很多的信息都是从课后取材的。
2. 一轮复习要注重知识面的过关,所有圆周运动的知识点都要按照课标和考纲的要求严格落实,不能投机取巧。二轮复习要注重专题训练,提升学生的归纳总结能力,做到举一反三,迅速建模。三轮复习要回归课本和加强限时训练,考生只能在有限的时间里,在繁多的文字图片信息当中迅速捕捉有用信息,合理统筹,快速建模,运用所掌握的知识求解答案。这不仅要求考生掌握稳定的基础知识,还要求考生具备较强的应用能力、处理信息的能力、反应能力及解题的技巧,所以后期的限时训练不可忽视。
3. 针对高考能力考核的要求,教学中要注意培养学生的五种能力,特别是理解能力和运用数学处理物理问题的能力在复习中需要强化。在理解能力方面要与语文学科配合,加强学生的阅读能力和快速获取核心知识的能力。在数学能力方面要与数学学科配合,要特别注意加强训练学生几何运算的能力。
参考文献:
[1]教育部考试中心.2016年普通高等学校招生全国统一考试大纲(理科)[M].北京:高等教育出版社,2016.
[2]教育部考试中心.2016年普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明(理科)[M].北京:高等教育出版社,2016.
[3]张北春.2015年全国Ⅰ卷物理题评析及2016年高考备考策略[J].高中数理化,2015,(Z2):50-52.
关键词:圆周运动;新课标;高考备考
圆周运动是高中物理知识体系中的重要组成部分,新课标模式下的高考考试大纲中对匀速圆周运动的向心力是Ⅱ类要求。从2013年至2016年新课标模式下的高考全国卷中均对圆周运动知识进行了考查,体现了高考命题在重要知识点考查上“稳中求新,稳中求变”的一贯思想,对新课程理念下的高中物理教学有着积极的导向作用。这些考点的考查都是应用所学的圆周运动的知识解决题中所给的新信息、新情境下的问题。这需要学生有较强的思维能力、搜索能力和数学推理能力,能快速阅读和搜索试题所给的信息,运用圆周运动的理论解决信息中提出的问题。
本文对2013年至2016年高考全国新课标理综Ⅰ卷和Ⅱ卷物理试题中的圆周运动试题进行归类分析(见表1),并提出2017年的备考建议。
从上表可以看出,对圆周运动知识的考查依据考纲,突出重点。大多数是将知识迁移到水平面、竖直面、电磁复合场等环境背景中进行综合考查,考查题型多种多样,并有逐年增多的趋势。因此,复习时要对圆周运动的基本特点、条件和规律更加重视,要深刻理解,具备在具体问题中能做出判断和应用的能力。
一、 水平面背景下的圆周运动考查
【例1】 (2014年全国新课标Ⅰ卷第20题)如图,两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴OO′的距离为l,b与转轴的距离为2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是( )
A. b一定比a先开始滑动
B. a、b所受的摩擦力始终相等
C. ω=kg2l是b开始滑动的临界角速度
D. 当ω=2kg3l时,a所受摩擦力的大小为kmg
【解析】 小木块都随水平转盘做圆周运动,在发生相对滑动之前,角速度相等,小木块与水平转盘之间的静摩擦力提供向心力,由于木块b的半径大,所以发生相对滑动前,木块b的静摩擦力大。随着角速度的增大,当静摩擦力等于滑动摩擦力时木块开始滑动,小木块b先滑动,但是小木块a受到的摩擦力还没有达到最大静摩擦力,即还没有达到临界状态。
【评注】 研究对象在向心力的作用下做水平面内的匀速圆周运动,找出向心力的来源是解决问题的重点,牛顿第二定律则是解决问题的关键。
二、 竖直面背景下的圆周运动考查
【例2】 (2016年全国新课标Ⅱ卷第16题)如图,小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示,将两球由静止释放,在各自轨迹的最低点( )
A. P球的速度一定大于Q球的速度
B. P球的动能一定小于Q球的动能
C. P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力
D. P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度
【解析】 小球从悬点等高点由静止释放后做圆周运动,不考虑空气阻力的情况下,小球的机械能守恒,在轨道最低点,绳子对小球的拉力与小球自身重力的合力指向圆心,充当向心力。虽然整个运动不是匀速圆周运动,但是符合牛顿第二定律的瞬时性规律。
【评注】 研究对象做的是非匀速圆周运动,合外力不等于向心力,但是径向合外力提供向心力,所以找出向心力的来源仍然是解决问题的重点,牛顿第二定律仍然是解决问题的关键。
三、 电磁场背景下的圆周运动考查
【例3】 (2013年全国新课标Ⅰ卷第18题)如图,半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面),磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外,一电荷量为q(q>0)。质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域,射入点与ab的距离为R/2,已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°,则粒子的速率为(不计重力)( )
A. qBR2m B. qBRm C. 3qBR2m D. 2qBRm
【解析】 不考虑粒子受到重力的情况下,带电粒子沿平行于直径的方向进入圆形磁场区域运动做匀速圆周运动,粒子在磁场中受到的洛伦兹力充当向心力。题目要求学生首先要理解题意,找出带电粒子从哪个位置飞出磁场,根据题给的几何关系中圆的相关知识和对称性求出粒子圆周运动的半径,进而求出粒子的入射速率。
【评注】 本题命题立意是考查带电粒子在磁场中的圆周运动,向心力的来源是粒子受到的洛伦兹力,解题的难点是如何求出粒子做匀速圆周运动的半径,熟练运用数学几何关系中圆的相关知识和对称性尤为重要,最后通过牛顿第二定律运算结果是关键。
四、 圆周运动的备考建议
总体看历年高考新课标全国卷中的关于圆周运动的物理试题,较好地体现了命题指导思想和原则与高考命题在重要知识点考查上的平稳发展。但是试题在能力方面提出了更高的要求,特别是对理解能力和应用数学处理物理问题的能力的考查,所以,在接下来的物理备考中,教师要注意做到以下几点:
1. 重视基础知识和基本能力,学会挖掘课本资源;比如熟练找出圆周运动向心力的来源,找出圆周运动的圆心、轨迹,快速利用几何知识求解半径等基本功要扎实。课本是知识之源,一定要做到熟读、精读,看懂看透,绝对不能留任何死角,包括课后的阅读材料、资料等,近年来很多的信息都是从课后取材的。
2. 一轮复习要注重知识面的过关,所有圆周运动的知识点都要按照课标和考纲的要求严格落实,不能投机取巧。二轮复习要注重专题训练,提升学生的归纳总结能力,做到举一反三,迅速建模。三轮复习要回归课本和加强限时训练,考生只能在有限的时间里,在繁多的文字图片信息当中迅速捕捉有用信息,合理统筹,快速建模,运用所掌握的知识求解答案。这不仅要求考生掌握稳定的基础知识,还要求考生具备较强的应用能力、处理信息的能力、反应能力及解题的技巧,所以后期的限时训练不可忽视。
3. 针对高考能力考核的要求,教学中要注意培养学生的五种能力,特别是理解能力和运用数学处理物理问题的能力在复习中需要强化。在理解能力方面要与语文学科配合,加强学生的阅读能力和快速获取核心知识的能力。在数学能力方面要与数学学科配合,要特别注意加强训练学生几何运算的能力。
参考文献:
[1]教育部考试中心.2016年普通高等学校招生全国统一考试大纲(理科)[M].北京:高等教育出版社,2016.
[2]教育部考试中心.2016年普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明(理科)[M].北京:高等教育出版社,2016.
[3]张北春.2015年全国Ⅰ卷物理题评析及2016年高考备考策略[J].高中数理化,2015,(Z2):50-52.