淺談2021年廣東省高考物理卷13題
——力學(xué)計算解題的三大觀點

王培曉

（臺山市華僑中學(xué)，廣東 江門 529200）

高考的力學(xué)計算題解題一般應(yīng)用三種觀點，第一類，力的觀點，牛頓第二定律和運動學(xué)公式。第二類，動量的觀點，動量定理和動量守恒定律。第三類，能量的觀點，能量守恒定律，動能定理，功能關(guān)系等。由于力學(xué)計算涉及物體的受力分析和運動過程分析，第13題以算盤為材料背景，24題以煙花為背景著重考查學(xué)生的知識、能力和科學(xué)素養(yǎng)，注重理論聯(lián)系實際，注意物理知識在生活生產(chǎn)方面的應(yīng)用。有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，培養(yǎng)實事求是的態(tài)度促進知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三維目標的培養(yǎng)。

1 題目

算盤是我國古老的計算工具，中心帶孔的相同算珠可在算盤的固定導(dǎo)桿上滑動，使用前算珠需要歸零，如圖10所示，水平放置的算盤中有甲、乙兩顆算珠未在歸零位置，甲靠邊框b，甲、乙相隔s1=3.5×10—2m，乙與邊框a相隔s2=2.0×10—2m，算珠與導(dǎo)桿間的動摩擦因數(shù)u=0.1。現(xiàn)用手指將甲以0.4m/s的初速度撥出，甲、乙碰撞后甲的速度大小0.1m/s，方向不變，碰撞時間極短且不計，重力加速度g取10m/s2。

圖10

（1）通過計算，判斷乙算珠能否滑動到邊框a；

（2）求甲算珠從撥出到停下所需的時間。

2 力學(xué)計算題的步驟

（1）讀題明確研究對象，找出已知及隱含條件，畫出關(guān)鍵詞（例如：相同算珠、水平放置、碰撞時間極短且不計）；

（2）作運動過程分析，受力分析（例如甲算珠勻減速，碰撞，再勻減速）；

（3）每個過程選擇合適的規(guī)律、定理公式（例如對甲算珠有運動學(xué)，牛頓第二定律，動能定理規(guī)律）；

（4）列方程，求解。

3 解析

建立物理模型（勻變速直線運動和碰撞模型），畫出運動分析及受力分析圖。

（1）設(shè)甲算珠質(zhì)量m1，乙算珠質(zhì)量m2，由于m1＝m2＝m，對甲算珠，碰撞之前過程做勻減速直線運動：

聯(lián)立①②③④⑤得x2=0.02m，x2=s2，所以恰好在a點停下來。

（2）對甲算珠，b→c過程做勻減速直線運動：

設(shè)甲、乙算珠碰撞后，甲算珠運動的位移為x3，停下來的時間為t2。

由甲算珠勻減速直線運動，得

解得x3=0.005m，x3＜s2，所以只碰撞一次，

解得T=0.2s

4 相似的歷史高考題

（2018年高考全國1卷24題）一質(zhì)量為m的煙花彈獲得動能E后，從地面豎直升空，當煙花彈上升的速度為零時，彈中火藥爆炸將煙花彈炸為質(zhì)量相等的兩部分，兩部分獲得的動能之和也為E，且均沿豎直方向運動。爆炸時間極短，重力加速度為g，不計空氣阻力和火藥的質(zhì)量，求：

煙花彈從地面開始上升到彈中火藥爆炸所經(jīng)過的時間；爆炸后煙花彈向上運動的部分距地面的最大高度。

答案：

5 方法提煉

對甲算珠，先勻減速直線運動，后碰撞，再勻減速直線運動，對乙算珠，先靜止，后碰撞，再勻減速直線運動，力學(xué)的三條金光大道解題（1）運動學(xué)+牛頓第二定律（2）動量守恒定律（3）能量守恒和動能定理物理模型考查第1 3題試題特點兩個物體，多個過程，一題多解（1）勻變速直線運動（2）碰撞模型數(shù)學(xué)方法 對多個方程組求解第2 4題試題特點一個物體分兩部分，多個過程，一題多解一個物體完整部分做上拋運動（勻減速直線運動）分的兩部分，一個在上拋（勻減速直線運動），一個勻加速直線運動考查知識點力學(xué)的三條金光大道解題（1）運動學(xué)（上拋）+牛頓第二定律（2）動量守恒定律（3）能量守恒定律物理模型考查（1）勻變速直線運動（2）爆炸模型數(shù)學(xué)方法 對方程組的求解

6 結(jié)語

（1）靈活運用物理規(guī)律方法解決實際物理問題的能力，包括建立物理模型，實際每道題目都可能有很多種解法，學(xué)會從中選取最優(yōu)解法，不應(yīng)局限于某一種解法。

（2）面對具體的物理情景，學(xué)生要學(xué)會在復(fù)雜的運動過程中等效出幾個簡單的模型，重視物理運動過程及狀態(tài)分析和受力分析，學(xué)會把零散無序的知識點，重組和整合成穩(wěn)定的知識結(jié)構(gòu)。

（3）高考試題是選拔人才的載體，學(xué)生的能力表現(xiàn)有差異，應(yīng)該在同一到題目找各自的爭分點，加強引導(dǎo)。作為教師要有一定的認識高度，在教學(xué)中滲透學(xué)科素養(yǎng)，落實培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)與社會的課程目標。