高考物理答題策略研究

趙佳喜++鐵萬川++劉文

摘 要：能量圖像問題是高考中的一類物理題型，歸納和總結(jié)其問題特征，揭示其答題方法和技巧是有效提升高考物理答題策略和能力的有效途徑。

關(guān)鍵詞：能量圖像；還原；運(yùn)動(dòng)路徑

在高考試題當(dāng)中，vt圖像是最常見的一種圖像問題，它需要將物體的運(yùn)動(dòng)過程以圖像的形式復(fù)寫出來，然后借助圖像進(jìn)行分析解答。能量圖像問題的處理方式正好與之相反，要將圖像還原到運(yùn)動(dòng)路徑圖當(dāng)中，正好是要將抽象圖線具體化，才能獲得最直觀的認(rèn)識(shí)，才能一步步運(yùn)用物理概念、規(guī)律進(jìn)行解答。以下舉例加以說明。

例1 將小球以10m/s的初速度從地面豎直向上拋出，取地面為零勢(shì)能面，小球在上升過程中的動(dòng)能

Ek、重力勢(shì)能Ep與上升高度h間的關(guān)系分別如圖中兩直線所示。取g=10m/s2，下列說法正確的是（ ）

A. 小球的質(zhì)量為0.2kg

B. 小球受到的阻力（不包括重力）大小為0.20N

C. 小球動(dòng)能與重力勢(shì)能相等時(shí)的高度為2013m

D. 小球上升到2m時(shí)，動(dòng)能與重力勢(shì)能之差為0.5J

解析：經(jīng)分析小球所做的是類豎直上拋運(yùn)動(dòng)，可據(jù)此做出其做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)路徑圖，如右圖所示。小球的初動(dòng)能為5J，初速度為10m/s，可解得小球質(zhì)量為0.1kg，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。結(jié)合圖像對(duì)物體上升過程應(yīng)用動(dòng)能定理-（mg+F）h=0-Ek，得F=0.25N，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。設(shè)小球動(dòng)能與重力勢(shì)能相等時(shí)的高度為h′，從拋出開始至小球動(dòng)能與重力勢(shì)能相等時(shí)此過程應(yīng)用動(dòng)能定理-（mg+F）h′=Ek′-Ek，得h′=20/9m，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。將h′=2m代入動(dòng)能定理可得動(dòng)能與重力勢(shì)能之差為0.5J，故選項(xiàng)D正確。

例2 靜止在地面上的物體在豎直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力。不計(jì)空氣阻力，在整個(gè)上升過程中，物體機(jī)械能隨時(shí)間變化關(guān)系是（ ）

解析：根據(jù)機(jī)械能守恒定律，物體只在重力作用下，發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總量保持不變。靜止在地面上的物體在豎直向上的恒力作用下上升某一高度，此過程恒力的功W=Fh=Fgt22，故此階段機(jī)械能增加，且是t的二次函數(shù)關(guān)系，撤去恒力后機(jī)械能的總量保持不變。對(duì)照?qǐng)D像還原運(yùn)動(dòng)路徑分析可知選項(xiàng)C正確。

例3 一小物塊沿斜面向上滑動(dòng)，然后滑回到原處。物塊初動(dòng)能為Ek0，與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，則該過程中，物塊的動(dòng)能Ek與位移的關(guān)系圖線是（ ）

解析：小物塊沿斜面上滑過程中，由動(dòng)能定理可知-F合x=Ek-Ek0，F(xiàn)合為恒力，所以Ek與x成一次函數(shù)，設(shè)小物塊沿斜面上滑的最大距離為x0，沿斜面從頂端下滑過程中，由動(dòng)能定理可知F合′（x0-x）=Ek′，在下滑過程中Ek與x亦成一次函數(shù)，再結(jié)合物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)路徑綜合分析，可知上述選項(xiàng)C正確。

例4 靜止在地板上的一個(gè)小物塊，在豎直向上的拉力作用下在上升過程中，物體的機(jī)械能E與位移的關(guān)系如圖所示。關(guān)于物體在上升過程中（忽略空氣阻力），下列說法錯(cuò)誤的是（ ）

A. 0～x1過程中物塊所受的拉力是變力，且不斷減小

B. x1～x2過程中物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)

C. 0～x2過程中物塊的動(dòng)能先增大后減小

D. 0～x2過程中物塊的加速度先減小再反向增大，最后保持不變且等于重力加速度

解析：設(shè)0～x1過程中物塊所受的拉力為F，此過程應(yīng)用動(dòng)能定理Fx-mgx=Ek，得F=E/x，圖線斜率減小，故F為變力且不斷減小，故選項(xiàng)A正確。在x1～x2過程中，圖線斜率為0，則F=0，再結(jié)合運(yùn)動(dòng)過程分析，可知物塊做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)

B錯(cuò)誤。0～x1過程中物塊所受合力對(duì)物體做正功，物體動(dòng)能增加，x1～x2過程中，物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能有可能先減小后增大，故0～x2過程中物塊的動(dòng)能可能先增大再減小接著再增大，因此選項(xiàng)C錯(cuò)誤。0～x1過程中物塊拉力F

先大于重力，之后F不斷減小當(dāng)?shù)扔谥亓r(shí)加速度為0，再之后F小于重力，加速度反向增大，最后F減小為0，加速度保持不變且等于重力加速度。故選項(xiàng)D正確。綜上所述，此題正確答案為：B、C。

例5 一滑塊以一定的初速度從固定斜面的底端沖上斜面，到達(dá)斜面上某一點(diǎn)后返回，斜面粗糙。小物體運(yùn)動(dòng)過程中加速度與時(shí)間關(guān)系圖像如圖所示。下列四幅圖像分別表示滑塊運(yùn)動(dòng)過程中位移x、速度v、動(dòng)能Ek和重力勢(shì)能Ep（以斜面底端為參考平面）隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像，其中正確的是（ ）

解析：滑塊的運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷了兩個(gè)過程，結(jié)合at圖像和物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)路徑，可知滑塊先沿斜面做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，接著反向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。由x=v0t-a1t22，可知第一階段圖線為開口向下的二次函數(shù)，第二階段

x′-x=-a2t22，在第二階段a2

勢(shì)能減小至0故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。

通過前面的例題我們不難發(fā)現(xiàn)能量圖像問題的處理需要明晰物體的運(yùn)動(dòng)路勁，若無對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)路徑的分析和思考，答案就會(huì)背道而馳或者大相徑庭。由此可見，物理圖像問題的思考與處理方法與vt圖像的處理思路正好相反，但這恰好也反映了物理問題的多樣性和復(fù)雜性，只有通過有效的備考復(fù)習(xí)，才能積累大量的解題的方法和技巧，不斷提升高考物理的答題策略，才能在高考中獲得最好的成績(jī)，實(shí)現(xiàn)自己的理想和目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：趙佳喜，鐵萬川，劉文，甘肅省武威市，天祝藏族自治縣第一中學(xué)。