勻變速運(yùn)動規(guī)律在高考題中的考查例析

遼寧 鄭 金

(作者單位：遼寧省凌源市職教中心)

研究考題特點，歸納解題方法，善于在新情境中靈活應(yīng)用知識和方法。

勻變速運(yùn)動規(guī)律在高考題中的考查例析

勻變速直線運(yùn)動規(guī)律主要包括與物體運(yùn)動速度、加速度、位移和時間有關(guān)的幾個物理公式和一些物理結(jié)論，在高考試題中的考查方式非常靈活，一般不是單獨(dú)或直接的設(shè)問，而是通過構(gòu)建各種物理新情境，與其他物理知識進(jìn)行整合或綜合。由于加速度是聯(lián)系運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)的紐帶，因此有時需應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律列方程。勻變速曲線運(yùn)動可分解為兩個方向的直線運(yùn)動，而且兩個方向的分運(yùn)動具有獨(dú)立性和等時性。勻變速直線運(yùn)動規(guī)律常應(yīng)用在綜合題中,對于整個物理問題的解決起到至關(guān)重要的作用。

一、勻變速運(yùn)動規(guī)律與STS問題完美結(jié)合

【例1】(2017·全國卷Ⅱ)為提高冰球運(yùn)動員的加速能力，教練員在冰面上與起跑線距離s0和s1(s1lt;s0)處分別設(shè)置一個擋板和一面小旗，如圖1所示。訓(xùn)練時，讓運(yùn)動員和冰球都位于起跑線上，教練員將冰球以速度v0擊出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑線的方向滑向擋板；冰球被擊出的同時，運(yùn)動員垂直于起跑線從靜止出發(fā)滑向小旗。訓(xùn)練要求當(dāng)冰球到達(dá)擋板時，運(yùn)動員至少到達(dá)小旗處。假定運(yùn)動員在滑行過程中做勻加速運(yùn)動，冰球到達(dá)擋板時的速度為v1，重力加速度為g。求：

(1)冰球與冰面之間的動摩擦因數(shù)；

(2)滿足訓(xùn)練要求的運(yùn)動員的最小加速度。

【解析】(1)設(shè)冰球與冰面之間的動摩擦因數(shù)μ，則冰球在冰面上滑行的加速度大小為a1=μg

(2)運(yùn)動員與冰球運(yùn)動的時間相同，設(shè)冰球運(yùn)動時間為t，則

【點評】這是一道密切聯(lián)系實際的物理試題，情境比較陌生。解題關(guān)鍵是分析兩個物體的運(yùn)動形式并應(yīng)用運(yùn)動學(xué)公式列方程，特別是通過題意得出隱含條件為二者的運(yùn)動時間相同。解答這類有關(guān)兩個物體的運(yùn)動進(jìn)行比較的問題，尋找相互關(guān)聯(lián)的物理量顯得尤為重要。

二、勻變速運(yùn)動規(guī)律與動力學(xué)臨界問題結(jié)合

在小區(qū)門口的小吃一條街上，高潮買了鹵豬頭肉，水煮花生米，一份蛋炒飯，還有兩瓶二兩裝的紅星二鍋頭，興沖沖拎回住處。高潮進(jìn)門的第一件事就是打開電腦，第二件事就是攤開吃食，邊吃邊上網(wǎng)。剛一登陸QQ，高潮就看到“詩的妾”的頭像閃個不停，急忙點開，看到對話框里出現(xiàn)了好幾條留言——

(1)彈簧的勁度系數(shù)；

(2)物塊b加速度的大小；

(3)在物塊a、b分離前，外力大小隨時間變化的關(guān)系式。

(2)設(shè)物塊b加速度的大小為a，剛好分離時，二者的加速度相等，相互作用的彈力為零，設(shè)此時彈簧的壓縮量為x1，對物塊a由牛頓第二定律有

kx1-mgsinθ=ma

對整體由牛頓第二定律有

聯(lián)立方程化簡得

【點評】解題關(guān)鍵是確定分離前整體勻加速運(yùn)動的位移等于彈簧的兩次形變量之差，而且利用臨界條件即剛分離時二者的加速度相等。題中不直接給出某些已知量，而是給出兩個物體運(yùn)動過程的相互關(guān)系，即由“再經(jīng)過同樣長的時間，b距其出發(fā)點的距離恰好也為x0”可列出一個方程。在推導(dǎo)外力的關(guān)系式時，關(guān)鍵是得出彈簧的形變量跟原來壓縮量以及位移的關(guān)系，以便應(yīng)用牛頓第二定律列方程。

(作者單位：遼寧省凌源市職教中心)

高速磁懸浮列車

當(dāng)列車的行駛速度達(dá)到300～350 km/h，想要再進(jìn)一步提高時，傳統(tǒng)的輪軌鐵路受到了輪軌支承和受電弓供電的限制，一種新型的列車于是應(yīng)運(yùn)而生——高速磁懸浮列車。高速磁懸浮列車用電磁力將列車浮起而取消輪軌 , 采用長定子同步直線電機(jī)將電供至地面線圈 , 驅(qū)動列車高速行駛, 從而取消了受電弓 , 實現(xiàn)了與地面沒有接觸 、不帶燃料的地面飛行, 克服了傳統(tǒng)輪軌鐵路的主要困難。目前中國上海磁懸浮列車最高時速為501 km/h，排在世界第三位，前兩位的分別是日本的SCMaglev火車(磁懸浮火車)最高時速為603km/h和法國的高速TGV列車(SNCF)最高時速為575 km/h(數(shù)據(jù)來自199IT互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心)。高速磁懸浮列車時速可達(dá)500 km，主要適用于長距離、大城市間、大流量的客運(yùn)，是否考慮修建高速磁懸浮主要取決于客運(yùn)發(fā)展的需求以及已有交通的發(fā)展?fàn)顩r，500 km/h的磁懸浮列車比 300 km/h的高速輪軌列車在旅客選擇民航或鐵路中具有顯著的優(yōu)越性，所以中國交通未來的發(fā)展需要高速磁懸浮列車。

(文章源自網(wǎng)絡(luò)，入選本刊前有刪改)