论文部分内容阅读
中图分类号：G4 文献标识码：A
2021年高考物理以学科素养为引领，突出学科基础性，依据考试大纲，以物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任的物理学科素养为引领，更加注重对核心物理概念和规律的考查，引导学生夯实进一步学习发展的基础。今年的高考物理试题注重了创设典型的问题情境，其中一部分试题创设了真实的问题情境，创新优化情境设计，增强试题的灵活性，设计了与体育运动和生活实践紧密联系的实际情境，重视理论联系实际，考查学生灵活运用所学物理知识分析解决问题的能力，激发学生学习物理的兴趣，引导学生注重学以致用，在真实问题的解决中促进物理学科核心素养的达成。现就以2021年高考理科综合全国甲卷、乙卷第24题为例作出详尽的分析，供同仁们参考。
（2021全国甲卷，24，12分）如图，一倾角为θ的光滑斜面上有50个减速带（图中未完全画出），相邻减速带间的距离均为d，减速带的宽度远小于d;一质量为m的无动力小车（可视为质点）从距第一个减速带L处由静止释放。已知小车通过减速带损失的机械能与到达减速带时的速度有关。观察发现，小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同。小车通过第50个减速带后立刻进入与斜面光滑连接的水平地面，继续滑行距离s后停下。已知小车与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g。
（1）求小车通过第30个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能;
（2）求小车通过前30个减速带的过程中在每一个减速带上平均损失的机械能;
（3）若小车在前30个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的机械能，则L应满足什么条件？
【试题情景】本题属于综合性、应用性题目，以无动力小车通过减速带为
素材创设生活实践问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为匀变速直线运动、牛顿第二定律、动能
定理、能的转化和守恒定律及其应用。
【关键能力】本题考查的关键能力是知识获取能力群中的理解能力和思维
认知能力群中的模型建构能力、推理论证能力、信息加工能力，要求考生通过题中文字和题中给出的示意图等关键信息，建立无动力小车的运动模型，要求考生理解“小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同”的含义，从而得出无动力小车通过第30个减速带后，其通过每一个减速带前瞬间的速度都相同，以及通过每一个减速带后瞬间的速度都相同，再根据动能定理和能量守恒定律求得小车通过第30个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能。然后根据能量守恒定律求得小车通过前30个减速带的过程中在每一个减速带上平均损失的机械能。
【学科素养】本题考查的学科素养主要是物理观念中的运动观念和能量观念，科学思维中的模型建构、科学推理。要求考生建立运动观和能量观，并用此观念指导分析无动力小车的运动过程，建构在斜面上的匀加速直线运动和水平面上的匀减速直线运动模型，再优选相应的物理规律解决题设中的问题。
【解题思路】本题的题眼是“光滑斜面”“相邻减速带间的距离均为d”“由静止释放”“小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同”“继续滑行距离s后停下”。
按题意中过程发生的时间先后顺序分析无动力小车的运动过程：
①小车在到达第一个减速带的过程中做初速度为零的匀加速直线运动，此过程中只有重力做功，无机械能损失;
②小车通过每一个减速带均有机械能损失，能量守恒;
③小车在相邻两个减速带之间均做匀加速直线运动，且只有重力做功，无机械能损失;小车通过第30个减速带后，小车通过每个减速带后瞬间的速度都相同，到达下一减速带前瞬间的速度也相同，运用动能定理和能量守恒得出小车做匀加速直线运动过程中动能的增量与其通过减速带机械能的减少量相等，求解第（1）问中损失的机械能;
④小车进入与斜面光滑连接的水平地面后做匀减速直线运动至停止，运用动能定理求出小车通过第30个减速带后瞬间的动能，再选取小车从初位置到刚通过第30个减速带的过程为研究过程，运用能量守恒定律求解第（2）問中平均损失的机械能。根据第（3）问中的题意求解L应满足的条件。
本题设计无动力小车通过减速带的情境，提供了联系日常生活实践相关的场境，引导考生关注身边日常生活中的物理问题，促进考生应用意识和实践能力的培养。考查了考生对机械能、功、动能定理等核心物理概念、规律的理解和运用;同时也考查了考生灵活运用所学物理知识解决实际问题的能力，促进考生学科素养的发展。
（2021全国乙卷，24，12分）一篮球质量为m=0.60kg，一运动员使其从距地面高度为h1=1.8m处由静止自由落下，反弹高度为h2=1.2m。若使篮球从距地面h3=1.5m的高度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球，球落地后反弹的高度也为1.5m。假设运动员拍球时对球的作用力为恒力，作用时间为t=0.20s;该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变。重力加速度大小取g=10m/s?，不计空气阻力。求：
（1）运动员拍球过程中对篮球所做的功;
（2）运动员拍球时对篮球的作用力的大小。
【试题情景】本题属于基础性、应用性题目，以运动员拍篮球为素材创设体育运动实践问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为匀变速直线运动、牛顿第二定律、动能定理及其应用。
【关键能力】本题考查的关键能力是知识获取能力群中的理解能力和思维认知能力群中的模型建构能力、推理论证能力、信息加工能力，要求考生通过题中文字数字理解“若使篮球从距地面h3=1.5m的高度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球，球落地后反弹的高度也为1.5m。假设运动员拍球时对球的作用力为恒力”“不计空气阻力”的含义，建构篮球竖直向下先做初速度为零的匀加速直线运动再做竖直下抛运动，篮球在地面上反弹后做竖直上抛运动的物理模型。
【学科素养】本题考查的学科素养主要是物理观念中的运动观念，科学思维中的模型建构，在不计空气阻力时，篮球在空中做匀变速直线运动模型。
【解题思路】本题的题眼是“并在开始下落的同时向下拍球”“假设运动员拍球时对球的作用力为恒力”“该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变”和“不计空气阻力”。关于过程分析，篮球两次从静止开始在空中下落和被地面反弹后在空中上升，按运动的先后顺序分析，必须建立清晰的运动情境。
篮球在第一次从静止开始下落的过程和反弹后上升的过程;篮球第二次从静止开始下落过程，抓住“并在开始下落的同时向下拍球”和“运动员拍球时对球的作用力为恒力”，以及篮球反弹上升的过程，分别应用动能定理列式，用“篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变”列出辅助方程，求解第（1）问中对篮球所做的功;篮球第二次从静止开始下落的过程，运用优先的思维方法：动能定理和动量定理，求解第（2）中的对篮球的作用力的大小。
本题以运动员拍篮球创设情境，引导学生增强体育锻炼，渗透健康第一的理念，有利于提高考生热爱体育的兴趣，对考生进行体育运动教育。考查了考生对动能、功、牛顿第二定律、匀变速直线运动，动量定理等概念和规律的理解与应用，同时也考查了考生结合运动情境，运用物理概念和规律解决实际运动中的相关问题。
反观我们过去的教学，在今后的教学中需要加强引导学生学会观察，学会用所学知识分析身边的实际问题，激发学生探索大自然和宇宙的兴趣。要以学生生活中能够常见的自然现象和最新的天文现象或发现为情境设计命制试题，例如以我国近期发生的航空航天重大成就立意进行考查，引导考生关注我国在航空航天方面的重要进展，提升考生学习物理的兴趣，增强考生的民族自信心和自豪感。教师在教学中创设切合学生实际的物理问题情境，引导学生将实际的问题情境转化为物理情景，建立清晰的物理过程，不但能使抽象的物理知识具体化，还能激发学生的学习兴趣，使学生产生探究物理问题的欲望和动力。
2021年高考物理以学科素养为引领，突出学科基础性，依据考试大纲，以物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任的物理学科素养为引领，更加注重对核心物理概念和规律的考查，引导学生夯实进一步学习发展的基础。今年的高考物理试题注重了创设典型的问题情境，其中一部分试题创设了真实的问题情境，创新优化情境设计，增强试题的灵活性，设计了与体育运动和生活实践紧密联系的实际情境，重视理论联系实际，考查学生灵活运用所学物理知识分析解决问题的能力，激发学生学习物理的兴趣，引导学生注重学以致用，在真实问题的解决中促进物理学科核心素养的达成。现就以2021年高考理科综合全国甲卷、乙卷第24题为例作出详尽的分析，供同仁们参考。
（2021全国甲卷，24，12分）如图，一倾角为θ的光滑斜面上有50个减速带（图中未完全画出），相邻减速带间的距离均为d，减速带的宽度远小于d;一质量为m的无动力小车（可视为质点）从距第一个减速带L处由静止释放。已知小车通过减速带损失的机械能与到达减速带时的速度有关。观察发现，小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同。小车通过第50个减速带后立刻进入与斜面光滑连接的水平地面，继续滑行距离s后停下。已知小车与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g。
（1）求小车通过第30个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能;
（2）求小车通过前30个减速带的过程中在每一个减速带上平均损失的机械能;
（3）若小车在前30个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的机械能，则L应满足什么条件？
【试题情景】本题属于综合性、应用性题目，以无动力小车通过减速带为
素材创设生活实践问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为匀变速直线运动、牛顿第二定律、动能
定理、能的转化和守恒定律及其应用。
【关键能力】本题考查的关键能力是知识获取能力群中的理解能力和思维
认知能力群中的模型建构能力、推理论证能力、信息加工能力，要求考生通过题中文字和题中给出的示意图等关键信息，建立无动力小车的运动模型，要求考生理解“小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同”的含义，从而得出无动力小车通过第30个减速带后，其通过每一个减速带前瞬间的速度都相同，以及通过每一个减速带后瞬间的速度都相同，再根据动能定理和能量守恒定律求得小车通过第30个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能。然后根据能量守恒定律求得小车通过前30个减速带的过程中在每一个减速带上平均损失的机械能。
【学科素养】本题考查的学科素养主要是物理观念中的运动观念和能量观念，科学思维中的模型建构、科学推理。要求考生建立运动观和能量观，并用此观念指导分析无动力小车的运动过程，建构在斜面上的匀加速直线运动和水平面上的匀减速直线运动模型，再优选相应的物理规律解决题设中的问题。
【解题思路】本题的题眼是“光滑斜面”“相邻减速带间的距离均为d”“由静止释放”“小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同”“继续滑行距离s后停下”。
按题意中过程发生的时间先后顺序分析无动力小车的运动过程：
①小车在到达第一个减速带的过程中做初速度为零的匀加速直线运动，此过程中只有重力做功，无机械能损失;
②小车通过每一个减速带均有机械能损失，能量守恒;
③小车在相邻两个减速带之间均做匀加速直线运动，且只有重力做功，无机械能损失;小车通过第30个减速带后，小车通过每个减速带后瞬间的速度都相同，到达下一减速带前瞬间的速度也相同，运用动能定理和能量守恒得出小车做匀加速直线运动过程中动能的增量与其通过减速带机械能的减少量相等，求解第（1）问中损失的机械能;
④小车进入与斜面光滑连接的水平地面后做匀减速直线运动至停止，运用动能定理求出小车通过第30个减速带后瞬间的动能，再选取小车从初位置到刚通过第30个减速带的过程为研究过程，运用能量守恒定律求解第（2）問中平均损失的机械能。根据第（3）问中的题意求解L应满足的条件。
本题设计无动力小车通过减速带的情境，提供了联系日常生活实践相关的场境，引导考生关注身边日常生活中的物理问题，促进考生应用意识和实践能力的培养。考查了考生对机械能、功、动能定理等核心物理概念、规律的理解和运用;同时也考查了考生灵活运用所学物理知识解决实际问题的能力，促进考生学科素养的发展。
（2021全国乙卷，24，12分）一篮球质量为m=0.60kg，一运动员使其从距地面高度为h1=1.8m处由静止自由落下，反弹高度为h2=1.2m。若使篮球从距地面h3=1.5m的高度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球，球落地后反弹的高度也为1.5m。假设运动员拍球时对球的作用力为恒力，作用时间为t=0.20s;该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变。重力加速度大小取g=10m/s?，不计空气阻力。求：
（1）运动员拍球过程中对篮球所做的功;
（2）运动员拍球时对篮球的作用力的大小。
【试题情景】本题属于基础性、应用性题目，以运动员拍篮球为素材创设体育运动实践问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为匀变速直线运动、牛顿第二定律、动能定理及其应用。
【关键能力】本题考查的关键能力是知识获取能力群中的理解能力和思维认知能力群中的模型建构能力、推理论证能力、信息加工能力，要求考生通过题中文字数字理解“若使篮球从距地面h3=1.5m的高度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球，球落地后反弹的高度也为1.5m。假设运动员拍球时对球的作用力为恒力”“不计空气阻力”的含义，建构篮球竖直向下先做初速度为零的匀加速直线运动再做竖直下抛运动，篮球在地面上反弹后做竖直上抛运动的物理模型。
【学科素养】本题考查的学科素养主要是物理观念中的运动观念，科学思维中的模型建构，在不计空气阻力时，篮球在空中做匀变速直线运动模型。
【解题思路】本题的题眼是“并在开始下落的同时向下拍球”“假设运动员拍球时对球的作用力为恒力”“该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变”和“不计空气阻力”。关于过程分析，篮球两次从静止开始在空中下落和被地面反弹后在空中上升，按运动的先后顺序分析，必须建立清晰的运动情境。
篮球在第一次从静止开始下落的过程和反弹后上升的过程;篮球第二次从静止开始下落过程，抓住“并在开始下落的同时向下拍球”和“运动员拍球时对球的作用力为恒力”，以及篮球反弹上升的过程，分别应用动能定理列式，用“篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变”列出辅助方程，求解第（1）问中对篮球所做的功;篮球第二次从静止开始下落的过程，运用优先的思维方法：动能定理和动量定理，求解第（2）中的对篮球的作用力的大小。
本题以运动员拍篮球创设情境，引导学生增强体育锻炼，渗透健康第一的理念，有利于提高考生热爱体育的兴趣，对考生进行体育运动教育。考查了考生对动能、功、牛顿第二定律、匀变速直线运动，动量定理等概念和规律的理解与应用，同时也考查了考生结合运动情境，运用物理概念和规律解决实际运动中的相关问题。
反观我们过去的教学，在今后的教学中需要加强引导学生学会观察，学会用所学知识分析身边的实际问题，激发学生探索大自然和宇宙的兴趣。要以学生生活中能够常见的自然现象和最新的天文现象或发现为情境设计命制试题，例如以我国近期发生的航空航天重大成就立意进行考查，引导考生关注我国在航空航天方面的重要进展，提升考生学习物理的兴趣，增强考生的民族自信心和自豪感。教师在教学中创设切合学生实际的物理问题情境，引导学生将实际的问题情境转化为物理情景，建立清晰的物理过程，不但能使抽象的物理知识具体化，还能激发学生的学习兴趣，使学生产生探究物理问题的欲望和动力。