追本溯源 拓展提升——2021年全國高考理綜乙卷第25題賞析

(河南省開封高級中學，河南 開封 475003)

1 引言

高考試題是各類考試命題的風向標，對高中教學和復習備考具有導向作用。縱觀歷屆高考物理試題，我們常常會在試題中找到平常練習題的影子，既似曾相識又耳目一新。2021年全國高考理綜乙卷第25題就具有這種特點，從題目的內容上看，相關物理模型似曾相識，但通過題目的變形讓學生感到題目有一定的難度。通過對試卷的分析解讀，啟示我們在平常教學過程中，要注重培養學生的模型構建能力，提煉典型模型的特點，這將會有助于學生物理學科核心素養的提升。

2 試題及解析

2.1 原題呈現

圖1

(1)金屬棒在磁場中運動時所受安培力的大小；

(2)金屬棒的質量以及金屬棒與導體框之間的動摩擦因數；

(3)導體框勻速運動的距離。

2.2 解析

該試題考查了電磁感應、電路、動力學及動能、動量等相關知識，考查了學生的綜合分析能力。

3 追根溯源

追根溯源可以看出：該題是在常見的滑塊木板模型的基礎上嵌入了電磁感應等相關知識。只是滑塊木板模型中的外力變成了安培力，相關外力的大小在題中直接給出，需要學生借助電磁感應、電路及安培力等知識進行求解。如果將此題和常見的滑塊木板模型中的多過程專題和臨界專題相結合，抽絲剝繭，抓住主干，會發現該題其實并不難。

滑塊木板模型作為力學的基本模型，經常出現在直線運動和牛頓運動定律等相關知識的應用之中，同時也是高考物理試題中的一個高頻考查模型，在備考中應受到師生的重視。

從試題所描述的過程來看，整個過程較為復雜，是多過程問題。對于多過程問題的分析，要本著“合-分-合”的思路進行解析。在對相關過程的分析中，第一個“合”為初步了解全過程，構建運動情境；“分”則是分解全過程，分析每個分過程所遵循的物理規律；第二個“合”是要找到各個分過程的聯系，尋找解題方法，此類問題的解析有利于培養學生應用物理知識和科學思維的能力。

根據相關模型的特點，解決滑塊木板模型問題的解題思路如下：

(1)畫出較為完整的滑塊和木板運動過程草圖；

(2)分析滑塊和木板的受力情況(特別是發生相互作用的物體間的摩擦力的變化)；

(3)根據牛頓第二定律，分別求解滑塊和木板的加速度；

(4)結合對滑塊和木板的運動情況分析，分別找出滑塊和木板間的位移或者速度之間的關系，列出方程組。

在處理相關問題的過程中，要關注滑塊和木板相互作用的臨界狀態，例如兩者共速后的運動，題目中是否有隱含條件的限制等，需要結合題目進行分析、討論和判斷。

在問題解決過程中，會用到多種方法和物理規律，例如求時間通常會用到牛頓第二定律、運動學公式、動量定理等，求位移和速度通常會用到牛頓運動定律、運動學公式、動能定理等，此類問題綜合性較強，對學生高中物理知識的考查較為全面。

2021年全國高考理綜乙卷第25題就是在滑塊木板模型的基礎上，嵌入了電磁感應知識，通過運算求解安培力的大小，當安培力的大小確定以后，解題的思路又回到了常見的滑塊木板模型。由此可見，在高考物理試題的設計中往往會在基本模型的基礎上嵌入其他知識，從而使題目在形式、內容以及難度上有所變化，使學生既感到似曾相識又耳目一新。

例如以下典型的例題，同樣是在滑塊木板模型的基礎上嵌入動量守恒和能量守恒的知識，并在此基礎上進行多過程分析、求解。

4 典型例題

例：如圖2所示，質量M=1kg的長木板靜止在水平地面上，右端固定一輕質短彈簧，用質量為m=0.5kg的物塊壓縮彈簧并固定，此時彈簧的彈性勢能為6J，木板右端到豎直墻的距離L=34cm。在某時刻釋放彈簧，使得物塊和木板瞬間獲得一定的速度，之后木板與豎直墻發生彈性碰撞。已知木板和地面間的動摩擦因數μ1=0.1，物塊和木板間的動摩擦因數μ2=0.3，重力加速度g取10m/s2，在運動過程中物塊始終在木板上。

圖2

(1)求釋放彈簧后的瞬間物塊和木板的速度大小；

(2)把物塊看作質點，不考慮彈簧的長度，則木板的最小長度約為多少？

(3)當木板停止運動時，其右端距離豎直墻多遠？

5 結語

高考物理試題側重考查學生的分析、推理、論證能力，在復習備考過程中應當注意題目的有機組合、合理匹配，提升試題知識面的廣度、計算的難度和問題的深度，對學生的核心素養進行綜合考查。