對高考力學綜合題的命題探析
——以2020年1月浙江省物理選考卷第20題為例

陶成龍 袁 萍

(1. 浙江省紹興市教育教學研究院,浙江 紹興 312000;2. 浙江省紹興市柯橋區(qū)魯迅高級中學,浙江 紹興 312000)

上海、浙江省新高考已實施四年，物理試題的命制體現(xiàn)了高考改革方向，凸顯“聯(lián)系實際、注重建模、聚焦主干、能力立意”的命題思路與考查特點。下面以2020年1月浙江省物理選考第20題為例，并對近四年的力學綜合題進行歸類分析，以此來說明力學綜合題的命制特點。

1 試題與解析

例題(2020年1月浙江省選考卷第20題)：如圖1所示，一彈射游戲裝置由安裝在水平臺面上的固定彈射器、豎直圓軌道(在最低點E分別與水平軌道EO和EA相連)、高度h可調(diào)的斜軌道AB組成。游戲時滑塊從O點彈出，經(jīng)過圓軌道并滑上斜軌道。全程不脫離軌道且恰好停在B端則視為游戲成功。已知圓軌道半徑r=0.1m，OE長L1=0.2m，AC長L2=0.4m，圓軌道和AE光滑，滑塊與AB、OE之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5。滑塊質(zhì)量m=2g且可視為質(zhì)點，彈射時從靜止釋放且彈簧的彈性勢能完全轉(zhuǎn)化為滑塊動能。忽略空氣阻力，各部分平滑連接。求：

圖1

(1) 滑塊恰好能過圓軌道最高點F時的速度vF大小；

(2) 當h=0.1m且游戲成功時，滑塊經(jīng)過E點對圓軌道的壓力FN大小及彈簧的彈性勢能EPO；

(3) 要使游戲成功，彈簧的彈性勢能EP與高度h之間滿足的關系。

EP1-mgh1-μmg(L1+L2) =0，h1=0.05m。

滑塊若恰能停在B點，則由共點力平衡條件可得：μmgcosθ=mgsinθ，tanθ=0.5，此時h2=0.2m。

對于滑塊從O運動到B點的過程，由功能關系可得：EP=mgh+μmg(L1+L2)，其中0.05m≤h≤ 0.2m。

2 力學綜合試題類析

筆者對2016年4月—2020年1月浙江省普通高校招生選考物理試卷力學綜合題(第20題)的考查情況進行了統(tǒng)計與分析，具體情況如表1，從中可看出：這類力學綜合試題的考查內(nèi)容相對穩(wěn)定，且試題命制策略基本一致。

表1

時間題圖物理過程考查點2019年4月(1) A→B:勻加速直線運動;(2) 在傳送帶上:勻變速直線運動;(3) 離開D后:豎直平面內(nèi)圓周運動、平拋運動。勻變速運動動能定理圓周運動平拋運動2020年1月(1) O→E:勻減速直線運動;(2) 在圓軌道上:豎直平面內(nèi)圓周運動;(3) E→A:勻速直線運動;(4) A→B:勻減速直線運動。共點力平衡圓周運動動能定理

3 力學綜合試題命題研究

下面以2020年1月浙江省物理選考第20題為例，剖析試題命題特點。

3.1 試題考查功能的定位

從本題的考查功能視角分析，試題關注基本知識、凸顯綜合能力，綜合性強且有一定難度(難度系數(shù)為0.65左右)，能很好地引導師生關注核心知識的學習和能力培養(yǎng)，落實物理學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標。

3.2 試題考查內(nèi)容的確定

從考查內(nèi)容視角分析，試題以源于實際生活的彈射游戲裝置為背景，設置了“彈射器、水平面、圓軌道、斜面”等相互銜接的約束面，涉及彈射、勻變速直線運動和豎直平面內(nèi)圓周運動等基本運動過程，重點考查受力分析、共點力平衡條件、勻變速運動規(guī)律、圓周運動、牛頓運動定律和功能關系(機械能守恒定律、動能定理)等力學核心知識。命題者通過組合多個物理過程來實現(xiàn)對不同主干知識的考查，且取材來源于生活實際。

3.3 試題命制的思維策略

從命題者的角度審視，力學綜合題具有典型的“多過程拼接”的特點，其命題策略就是“實際情景→物理情景→物理問題”。命題者將“實際情景”(彈射游戲裝置中獲取主要過程后)轉(zhuǎn)化為“物理情景”，題中“物理情景”即為“彈射小球”及滑塊在“粗糙水平面”“豎直圓軌道”及“粗糙斜軌道”上運動，再在“物理情景”中設置一定條件后轉(zhuǎn)化為“物理問題”。“物理問題”就是根據(jù)題設條件分析各個物理量，如題中的“速度vF大小”“壓力FN大小及彈性勢能EPO”“彈性勢能EP與高度h之間滿足的關系”等。

綜上所述，力學綜合題凸顯了能力立意的新高考命題特色，為此，在沖刺階段的復習和訓練中，要聚焦核心知識、注重科學思維和問題解決策略，從應試技能的角度看，關鍵是要讀懂其“命題意圖”，使復雜問題迎刃而解。