例談2023年高考對彈簧類問題設計的三個視角

摘 要：彈簧是重要的物理模型，物理問題因彈簧的介入而深邃，因彈簧的多變而精彩.2023年全國高考（含自主命題省市）試題中呈現(xiàn)了大量與彈簧相關的問題，對物理觀念素養(yǎng)進行了全面的考查.

關鍵詞：高考試題；彈簧類問題；3個角度；分析策略

中圖分類號：G632?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1008-0333（2024）01-0118-03

收稿日期：2023-10-05

作者簡介：許冬保（1963.12-），男，江西省九江人，本科，特級教師，從事高中物理教學研究.

《普通高中物理課程標準解讀》指出：“物理觀念包括物質(zhì)觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應用.由于核心素養(yǎng)只有在真實情境中解決問題時才能表現(xiàn)出來，因此，在物理觀念素養(yǎng)中，特別強調(diào)應用這些觀念解決實際問題［1］.”彈簧是重要的物理模型，物理問題因彈簧的介入而深邃，因彈簧的多變而精彩.2023年高考是如何設計彈簧類試題的呢？

1 視角一：以胡克定律的應用為載體，考查物質(zhì)觀念

物理觀念的形成與發(fā)展需要學生通過物理概念、物理規(guī)律等內(nèi)容的學習及運用才能逐步形成.彈簧的物質(zhì)觀念主要是反映彈簧自身的物質(zhì)屬性，這包括彈簧的形變量、勁度系數(shù)、彈簧的彈力、彈簧的彈性勢能4個物理量.胡克定律即是揭示彈簧彈力與形變量關系的物理規(guī)律.

1.1 在動力學問題中應用胡克定律

例1 （湖北卷）如圖1所示，原長為l的輕質(zhì)彈簧，一端固定在O點，另一端與一質(zhì)量為m的小球相連.小球套在豎直固定的粗糙桿上，與桿之間的動摩擦因數(shù)為0.5.桿上M、N兩點與O點的距離均為l，P點到O點的距離為12l，OP與桿垂直.當小球置于桿上P點時恰好能保持靜止.設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度大小為g.小球以某一初速度從M點向下運動到N點，在此過程中，彈簧始終在彈性限度內(nèi).下列說法正確的是（? ）．

A.彈簧的勁度系數(shù)為4mgl

B.小球在P點下方12l處的加速度大小為（32-4）g

C.從M點到N點的運動過程中，小球受到的摩擦力先變小再變大

D.從M點到P點和從P點到N點的運動過程中，小球受到的摩擦力做功相同

解析 小球在P點恰能靜止，則mg=Ff；由胡克定律得，小球所受彈力大小為FN=kl-l2.因 Ff=μFN，故 k=4mgl，選項A正確.

4 結束語

物理觀念是從物理學視角形成的關于物質(zhì)、運動與相互作用、能量等的基本認識.在學科核心素養(yǎng)中，物理觀念代表知識的內(nèi)化，是其他素養(yǎng)的基礎.彈簧是重要的物理模型，在與彈簧相連的系統(tǒng)中，彈簧是特殊的媒介物，既可以改變物體運動的狀態(tài)，也可以傳遞動量與能量.

參考文獻：

［1］ 廖伯琴.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）解讀［M］.北京：高等教育出版社，2020：54.

［2］ 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020：15.

［責任編輯：李 璟］