第三屆跨區域命題征集活動成果展示(三)

本刊編輯部

1.小明購置了一臺某國產品牌的負離子便攜吹風機,其產品詳情頁上寫明在額定功率下,距離該吹風機出風口10 cm處,其風速可達12 m/s。為了檢驗該產品是否存在虛假宣傳,小明借助家中的電子秤進行了簡單實驗,如圖1所示,實驗結果證明該公司并未虛假宣傳。已知出風口直徑為5.7 cm,空氣密度約為1.2 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2,則電子秤上顯示的內容可能為

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圖1

A.3.7 g B.44 g C.176 g D.440 g

【答案】B

【創新點分析】在材料設置方面具有創新性。本題以“利用電子秤測量吹風機風速,驗證其是否存在虛假宣傳”為切入點,該情境更貼近生活,讓學生能切身體會到“從生活走向物理,從物理走向生活”的理念,并具有價值引領作用;在設問角度方面具有創新性。本題以電子秤上的顯示內容為設問點,需要學生理解電子秤的工作原理,即其顯示的是質量并不是力;在考查維度方面具有創新性。本題不僅考查了“動量定理解決流體連續作用問題”方面的知識,還考查了學生的科學探究能力和創新思維能力。

(命題人:陳麒任 武漢市晴川高級中學)

【試題評語】本題以國產吹風機正對電子秤吹風為素材,創設了利用電子秤估測吹風機風速的生活實踐問題情境。主要考查學生能否通過深度分析試題情境,建立柱體微元模型,并運用動量定理順利解決流體問題,注重考查考生的科學探究能力。同時引導學生建立起對國產品牌的自信心,突出關鍵能力和學科核心素養的考查。

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A.Ff1+Ff2=mgB.|Ff1-Ff2|=mg

【答案】D

圖3

(命題人:何崇榮 武漢市黃陂區第一中學)

【試題評語】本題以常見的傾斜轉動圓盤和隨圓盤轉動的物塊為素材,創設了研究做勻速圓周運動的物塊在任意對稱位置所受摩擦力關系的學習探索問題情境。在任意位置的受力模型考查受力分析、摩擦力的計算(摩擦力大小的變化特點)等必備知識。起點低,入手易,但解題思路上對力的合成與分解的理解和掌握要求較高,考查了考生分析和理解的關鍵能力,科學推理和科學論證的核心素養。

3.如圖4所示,一玩具由三個大小相同、質量不同的小球并排懸掛組成,球的中心在同一水平面上,質量分別為m1、m2和m3?，F把質量為m1的球在它們所在的共同平面上拉起,當其中心上升高度h時由靜止釋放,假設所有的碰撞都是彈性碰撞,不考慮兩球間的多次碰撞,重力加速度為g。則第二個小球的質量m2取下列何值時,m3能獲得最大動量

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圖4

【答案】B

(命題人:黃文 武漢市武鋼三中)

【試題評語】本題以大小相同,質量不同的小球為素材,創設計算碰撞后小球的動量并討論動量極值所滿足的條件的學習探索問題情境。通過常見的牛頓擺模型考查了彈性碰撞中的動量守恒和能量守恒問題。彈性碰撞所遵從的動量守恒和能量守恒是力學三大觀點中的兩大觀點,居于核心地位,考生需要熟悉碰撞模型,理解相應的物理思想,且具有較強的數學運算能力要求方可順利解題。

4.(多選)將一質量為m的小球由地面豎直向上拋出,經過一段時間落回地面時不反彈,小球在運動過程中加速度大小隨時間變化的規律如圖5所示,a1=2a2。設小球在運動過程中受到的阻力大小相等。已知重力加速度為g,下列判斷正確的是

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圖5

A.小球在上升和下降過程中損失的機械能之比為2∶1

B.小球在上升和下降過程中動能變化量之比為2∶1

【答案】BD

【創新點分析】本題采用學習探索問題情境作為試題背景,以簡潔文字和a-t圖像呈現小球在上升和下落過程中受到大小相等阻力時的加速度隨時間變化的情況。要求學生利用a-t圖像的特點、牛頓第二定律、動能定理、動量定理、能量守恒等必備知識分析小球上升和下落過程中的運動情況。試題情境與題設之間存在較為緊密的關聯性,需要考生深化理解a-t圖像的應用,結合a-t圖像的斜率、與坐標軸圍成的面積所呈現的物理意義,從圖像中分析、求解小球在上升和下降過程中損失的能量、動能變化量、合外力沖量之比以及阻力大小。

(命題人:李曉青 天津市靜海區北師大實驗學校)

【試題評語】本題以在空氣中豎直拋出的物體的運動為素材,創設研究上升與下落過程中受力以及各物理量變化的學習探索問題情境。重點考查小球在上升和下落過程中的a-t圖像,考查牛頓運動定律、動能定理、沖量和動量。屬于綜合性、應用性、創新性題目。

5.某興趣小組想利用實驗室里的彈簧彈射器(圖6)等器材來測量彈簧的彈性勢能,將質量為m的彈丸(可看作質點)壓縮彈簧到位置P,后被從靜止彈射出去,忽略一切阻力,重力加速度為g。

圖6

(1)甲小組的設計方案如圖7甲所示,用鐵架臺固定住彈射器,則在安裝彈射器時應注意________;由靜止釋放彈丸后,測量了彈丸彈射過程中的水平位移x和下落的高度h,則彈簧的彈性勢能計算公式為Ep=________。

甲

(2)乙小組的同學設計了如圖7乙所示裝置,水平臺面左側固定彈射器,右側的A、B位置各安裝一個光電門,計時器(圖中未畫出)與兩個光電門相連,并用刻度尺測得A、B兩點間的水平距離x。計時器記錄下彈丸從A到B所用的時間t,改變A、B兩點間的水平距離,測得多組數據,則

①彈丸被彈射出的速度大小的表達式是________;(用題中字母符號表示)。

②為得到彈簧的彈性勢能Ep,實驗中采用圖像法處理實驗數據,為了在xOy坐標系中獲得直線圖像,應做的圖像為________。

C.x-t2圖像 D.x2-t圖像

③選擇合適的坐標后,該同學通過描點作圖,得到直線的函數圖像如圖7丙所示,圖像斜率為k,則彈簧的彈性勢能Ep=________。

④彈丸被彈射出去后由于重力作用其運動軌跡會向下有所偏轉,這對實驗結果________(填“有”或“沒有”)影響。

(3)請任選一組實驗,給出一條能減小實驗誤差的建議:___________________________________________________。

【創新點分析】(1)題干材料設置的創新:以彈射器(含彈丸)為主要裝置進行了實驗設計,充分融合了平拋運動、彈性勢能、運動與能量的相關知識,加大了對物理觀念的梳理與考查,知識點豐富多變,在常見素材的變化下衍生出很多拓展的實驗與分析思路。(2)設問考查角度與形式的創新:本題以平拋運動為起點,分析彈射器能量轉化,分析光電門數據,逐步深入,最后落腳于數學方法與思想在物理中的運用,還要對整體實驗進行減小實驗誤差的建議,設置開放性問題,考查學生對知識應用的靈活性。(3)考查維度的創新:題目對基礎知識(平拋運動)考查有廣度,對重點內容(能量守恒)考查有深度,對難點內容(數形結合)有拓展,從物理觀念到科學思維,從科學探究到科學態度與責任,充分挖掘了實驗題目的考查功能。

(命題人:劉娟 武漢市第十二中學)

【試題評語】本題以彈射器彈射出彈丸做平拋運動為素材,創設了通過平拋運動規律探究彈簧彈性勢能表達式的學習探索問題情境。通過創新型實驗考查考生的科學探究能力。深入理解能量的轉化思想,掌握平拋運動實驗原理、光電門原理,并熟練運用數學工具才能順利解決本題。試題著重考查了對實驗原理的理解、對實驗操作及實驗數據的處理思想和方法,以及考生的綜合分析能力和誤差分析能力。從學科素養來看,在物理觀念中核心知識的考查基礎上加強了對科學探究能力的滲透,實驗由淺入深,逐步加大了理解和分析的難度,小頻率低坡度地帶領學生完成一場科學實驗的探究全過程。

(評語教師:蘇航 湖北省教育科學研究院、凌宇鋒 湖北省武漢市建港中學)