高考物理全國卷模式下圓周運動的備考策略探究

汪力

摘 要：在對2013-2016年高考全國新課標理綜Ⅰ卷和Ⅱ卷物理試題中的圓周運動試題進行分析的基礎上，總結了圓周運動的常見考點，探討了高三復習的方法和措施。

關鍵詞：圓周運動；新課標；高考備考

圓周運動是高中物理知識體系中的重要組成部分，新課標模式下的高考考試大綱中對勻速圓周運動的向心力是Ⅱ類要求。從2013年至2016年新課標模式下的高考全國卷中均對圓周運動知識進行了考查，體現了高考命題在重要知識點考查上“穩中求新，穩中求變”的一貫思想，對新課程理念下的高中物理教學有著積極的導向作用。這些考點的考查都是應用所學的圓周運動的知識解決題中所給的新信息、新情境下的問題。這需要學生有較強的思維能力、搜索能力和數學推理能力，能快速閱讀和搜索試題所給的信息，運用圓周運動的理論解決信息中提出的問題。

本文對2013年至2016年高考全國新課標理綜Ⅰ卷和Ⅱ卷物理試題中的圓周運動試題進行歸類分析（見表1），并提出2017年的備考建議。

從上表可以看出，對圓周運動知識的考查依據考綱，突出重點。大多數是將知識遷移到水平面、豎直面、電磁復合場等環境背景中進行綜合考查，考查題型多種多樣，并有逐年增多的趨勢。因此，復習時要對圓周運動的基本特點、條件和規律更加重視，要深刻理解，具備在具體問題中能做出判斷和應用的能力。

一、 水平面背景下的圓周運動考查

【例1】 （2014年全國新課標Ⅰ卷第20題）如圖，兩個質量均為m的小木塊a和b（可視為質點）放在水平圓盤上，a與轉軸OO′的距離為l，b與轉軸的距離為2l。木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g。若圓盤從靜止開始繞轉軸緩慢地加速轉動，用ω表示圓盤轉動的角速度，下列說法正確的是（ ）

A. b一定比a先開始滑動

B. a、b所受的摩擦力始終相等

C. ω=kg2l是b開始滑動的臨界角速度

D. 當ω=2kg3l時，a所受摩擦力的大小為kmg

【解析】 小木塊都隨水平轉盤做圓周運動，在發生相對滑動之前，角速度相等，小木塊與水平轉盤之間的靜摩擦力提供向心力，由于木塊b的半徑大，所以發生相對滑動前，木塊b的靜摩擦力大。隨著角速度的增大，當靜摩擦力等于滑動摩擦力時木塊開始滑動，小木塊b先滑動，但是小木塊a受到的摩擦力還沒有達到最大靜摩擦力，即還沒有達到臨界狀態。

【評注】 研究對象在向心力的作用下做水平面內的勻速圓周運動，找出向心力的來源是解決問題的重點，牛頓第二定律則是解決問題的關鍵。

二、 豎直面背景下的圓周運動考查

【例2】 （2016年全國新課標Ⅱ卷第16題）如圖，小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上，P球的質量大于Q球的質量，懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短。將兩球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖所示，將兩球由靜止釋放，在各自軌跡的最低點（ ）

A. P球的速度一定大于Q球的速度

B. P球的動能一定小于Q球的動能

C. P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力

D. P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度

【解析】 小球從懸點等高點由靜止釋放后做圓周運動，不考慮空氣阻力的情況下，小球的機械能守恒，在軌道最低點，繩子對小球的拉力與小球自身重力的合力指向圓心，充當向心力。雖然整個運動不是勻速圓周運動，但是符合牛頓第二定律的瞬時性規律。

【評注】 研究對象做的是非勻速圓周運動，合外力不等于向心力，但是徑向合外力提供向心力，所以找出向心力的來源仍然是解決問題的重點，牛頓第二定律仍然是解決問題的關鍵。

三、 電磁場背景下的圓周運動考查

【例3】 （2013年全國新課標Ⅰ卷第18題）如圖，半徑為R的圓是一圓柱形勻強磁場區域的橫截面（紙面），磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面向外，一電荷量為q（q>0）。質量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場區域，射入點與ab的距離為R/2，已知粒子射出磁場與射入磁場時運動方向間的夾角為60°，則粒子的速率為（不計重力）（ ）

A. qBR2m B. qBRm C. 3qBR2m D. 2qBRm

【解析】 不考慮粒子受到重力的情況下，帶電粒子沿平行于直徑的方向進入圓形磁場區域運動做勻速圓周運動，粒子在磁場中受到的洛倫茲力充當向心力。題目要求學生首先要理解題意，找出帶電粒子從哪個位置飛出磁場，根據題給的幾何關系中圓的相關知識和對稱性求出粒子圓周運動的半徑，進而求出粒子的入射速率。

【評注】 本題命題立意是考查帶電粒子在磁場中的圓周運動，向心力的來源是粒子受到的洛倫茲力，解題的難點是如何求出粒子做勻速圓周運動的半徑，熟練運用數學幾何關系中圓的相關知識和對稱性尤為重要，最后通過牛頓第二定律運算結果是關鍵。

四、 圓周運動的備考建議

總體看歷年高考新課標全國卷中的關于圓周運動的物理試題，較好地體現了命題指導思想和原則與高考命題在重要知識點考查上的平穩發展。但是試題在能力方面提出了更高的要求，特別是對理解能力和應用數學處理物理問題的能力的考查，所以，在接下來的物理備考中，教師要注意做到以下幾點：

1. 重視基礎知識和基本能力，學會挖掘課本資源；比如熟練找出圓周運動向心力的來源，找出圓周運動的圓心、軌跡，快速利用幾何知識求解半徑等基本功要扎實。課本是知識之源，一定要做到熟讀、精讀，看懂看透，絕對不能留任何死角，包括課后的閱讀材料、資料等，近年來很多的信息都是從課后取材的。

2. 一輪復習要注重知識面的過關，所有圓周運動的知識點都要按照課標和考綱的要求嚴格落實，不能投機取巧。二輪復習要注重專題訓練，提升學生的歸納總結能力，做到舉一反三，迅速建模。三輪復習要回歸課本和加強限時訓練，考生只能在有限的時間里，在繁多的文字圖片信息當中迅速捕捉有用信息，合理統籌，快速建模，運用所掌握的知識求解答案。這不僅要求考生掌握穩定的基礎知識，還要求考生具備較強的應用能力、處理信息的能力、反應能力及解題的技巧，所以后期的限時訓練不可忽視。

3. 針對高考能力考核的要求，教學中要注意培養學生的五種能力，特別是理解能力和運用數學處理物理問題的能力在復習中需要強化。在理解能力方面要與語文學科配合，加強學生的閱讀能力和快速獲取核心知識的能力。在數學能力方面要與數學學科配合，要特別注意加強訓練學生幾何運算的能力。

參考文獻：

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