“雙新”背景下高中物理綜合類大題的解題思路分析

焦中惠

摘?要：文章以人教版高中物理必修第二冊“功”的教學為例，深入剖析綜合類大題的解題思路，旨在幫助學生更好地掌握解題技巧，提高解題能力.

關(guān)鍵詞：雙新背景；高中物理；綜合類大題；解題思路；功的教學

中圖分類號：G632???文獻標識碼：A???文章編號：1008-0333（2024）15-0109-03

2022年9月，教育部宣布全國已全面推行新課程、新教材.29個省份同步實施“雙新”改革[1].在此背景下，高中物理教學迎來新挑戰(zhàn).高中階段的物理課程屬于一門抽象、復雜的課程，其中動量、沖量、功與機械能等諸如此類的知識點均屬于高頻考點.現(xiàn)以“功”的教學為例，分析綜合類大題的解題思路，以便分享交流之用.

1 高中物理“功”綜合類大題考點分析

1.1 功的定義與計算

功的定義與計算是高中物理中的核心概念之一.在該考點中，學生需要深入理解功作為標量的特性，并熟練掌握其計算公式W=Fs

cosθ.其中，F(xiàn)代表作用在物體上的力，s表示在力的方向上物體發(fā)生的位移，而θ則是力與位移之間的夾角[2].

1.2 變力做功的處理

在處理變力做功的問題時，學生需要學會根據(jù)題目條件靈活選擇合適的方法.例如，當力隨時間或位移均勻變化時，可以采用平均力做功的方法進行計算.如果題目中給出了力隨時間或位移的變化圖像，學生可以利用圖像法來求解.而當涉及物體的運動狀態(tài)變化時，動能定理則是一個有效的解題工具.

1.3 摩擦力做功的特點

摩擦力做功的特點也是高中物理中的一個重要考點.學生需要理解摩擦力既可以作為動力也可以作為阻力，并且摩擦力做功與物體經(jīng)過的路徑有關(guān)，而與物體的初末位置無關(guān).在解題時，學生需要分析物體的運動情況，判斷摩擦力的方向，進而確定摩擦力做功的正負.

1.4 功與能的關(guān)系

功與能的關(guān)系是理解能量轉(zhuǎn)化和守恒的關(guān)鍵.學生需要理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度，以及不同形式的能（如動能、重力勢能、彈性勢能等）之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系.在解題過程中，學生需要分析物體的運動過程，確定哪些力做了功，以及這些功如何導致能量的轉(zhuǎn)化.這通常涉及動能定理、機械能守恒定律等原理的應用.

2 “雙新”背景下高中物理綜合類大題解題思路

2.1 明確題目要求，理解物理情境

以“功”的教學為例，學生在解答綜合類計算題時，首先要仔細閱讀題目，明確題目所要求的核心內(nèi)容.這通常涉及對題目中物理量的識別，如力的大小、方向，位移的大小、方向，以及它們之間的夾角等.這些物理量都是計算功的關(guān)鍵要素，學生需要清晰地理解它們在題目中的具體含義.同時，學生還需要深入理解題目所描述的物理情境，包括分析物體在力的作用下如何運動，運動過程中力的變化情況，以及這些變化如何影響功的計算.通過對物理情境的理解，學生可以建立起一個清晰的物理圖像，為后續(xù)的計算和分析打下基礎(chǔ).

例1?（貴州省遵義市仁懷周林高級中學2020-2021學年高一下學期3月物理試題）如圖，跳臺滑雪運動員在經(jīng)歷一段加速滑行后，自O(shè)點水平飛出，經(jīng)過3秒的時間，成功降落在斜坡上的A點.已知O點是斜坡的起始點，斜坡與水平面的夾角θ為37°，運動員的體重為50千克.在此過程中，我們忽略空氣阻力的影響，并設(shè)定sin37°=0.60，cos37°=0.80，重力加速度g為10 m/s2.接下來，我們要求解以下問題：

（1）A點與O點之間的距離是多少？

（2）運動員離開O點時的速度大小是多少？

（3）運動員在A點時的動能是多少？

解題思路?在解答該題時，理解物理情境是解題的關(guān)鍵.在這個情境中，運動員從O點飛出后，只受到重力的作用，做平拋運動.平拋運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動.運動員在水平方向上做勻速直線運動，速度保持不變；在豎直方向上做自由落體運動，速度隨時間增加.在理解情景的基礎(chǔ)上，可進行相應計算：

運動員在豎直方向做自由落體運動，有

Lsin37°=12gt2

則A到O點的距離為L=gt22sin37°=75m

設(shè)運動員離開O點的速度為v0，運動員在水平方向做勻速直線運動，

即L=cos37°=v0t

解得v0=tLcos37°=20 m/s

即v0=tLcos37°=20 m/s

由機械能守恒，取A點位重力勢能零點，運動員落到A點時的動能為

EkA=mgh+12mv20=32 500 J

2.2 梳理已知條件，構(gòu)建物理模型

在理解物理情境的基礎(chǔ)上，學生需要梳理題目中給出的已知條件，并根據(jù)這些條件構(gòu)建相應的物理模型.例如，在“功”的教學中，學生可以根據(jù)題目中給出的力的大小、方向以及物體的運動情況，構(gòu)建出力的做功模型[3].

例2?如圖2所示，粗糙斜面上有兩條等高

線AB和CD，現(xiàn)用平行于斜面的力將停于 AB 線上的重物緩慢拉

到CD線上，圖示F1、F2為拉力的兩種不同方向，其中F1沿斜面向上，則（??）.

A.沿F1方向所需力小，做功少

B.沿F1方向所需力小，做功多

C.沿F2正方向所需力小，做功多

D.沿F2方向所需力小，做功少

解題思路?首先，梳理已知條件：題目中給出了一個粗糙的斜面，以及兩條等高線AB和CD.物體原本停在AB線上，現(xiàn)在需要用平行于斜面的力將其緩慢拉到CD線上.題目還給出了兩種不同方向的拉力，一種是沿斜面向上（記為F1），另一種是其他方向（記為F2）.接下來，構(gòu)建物理模型：由于物體是在粗糙斜面上移動，需要考慮摩擦力的影響.摩擦力的大小與正壓力成正比，方向與物體運動方向相反.由于物體是緩慢移動的，可以認為物體處于動態(tài)平衡狀態(tài)，即合力為零.在構(gòu)建物理模型時，還需要注意物體在移動過程中高度不變，即勢能不變.意味著拉力所做的功主要用于克服摩擦力和重力分量所做的功.由于兩種拉力方向不同，其克服摩擦力和重力分量所做的功也會不同.基于以上梳理和構(gòu)建的物理模型，可以開始分析兩種拉力情況下物體移動的特點.對于沿斜面向上的拉力F1，可以直接克服重力分量，但可能增加摩擦力.對于其他方向的拉力F2，可能需要更大的力來克服重力分量，但也可能減小摩擦力.最后，通過比較兩種情況下拉力的大小和做功情況，可以得出答案為D.需要注意的是，在比較過程中要充分考慮摩擦力的影響，因為摩擦力是影響拉力大小和做功的關(guān)鍵因素之一.

2.3 選擇合適的方法，進行計算分析

構(gòu)建好物理模型后，學生需要選擇合適的方法進行計算分析.對于“功”的教學，學生可以根據(jù)題目要求，選擇使用公式法、圖像法、動能定理等方法進行計算.在計算過程中，學生需要注意單位的統(tǒng)一和正負號的處理.

例3?如圖所示，半徑為0.45 m的光滑的1/4圓周軌道AB與粗糙水平面BC相連，質(zhì)量m=2 kg的小物塊由靜止開始從A點釋放，沿圓周軌道經(jīng)B點滑到水平面上，小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，g取10 m/s2.求：

（1）小物塊經(jīng)過B點時的速度大小v1和距水平面高度3R/4時的速度大小v;

（2）小物塊過 B點后2 s內(nèi)所滑行的距離s;

（3）小物塊沿水平面運動過程中克服摩擦力做的功.

解題思路?可以利用機械能守恒定律來求解小物塊經(jīng)過B點時的速度.因為小物塊在光滑的1/4圓周軌道上滑行時，只有重力做功，機械能守恒.所以，可以根據(jù)小物塊在A點和B點的機械能相等來列方程求解.

解析?（1）選水平面 BC為零勢能面.有機械能守恒得mgR=12mv21

解得v1=2gR=2×10×0.45m/s=3 m/s

又機械能守恒定律得mgR=12mv21+π34R

解得v=gR2=1.5 m/s

（2）小物塊做減速運動的加速度大小為a=

fm=μmgm=μg=0.2×10 m/s2=2 m/s2，因為小物塊經(jīng)過B點后運動的時間t停=vta=1.5 s＜2 s，所以s=vt停=vt+02·t停=2.25 m

（3）小物塊克服摩擦力所做的功為W=fs=μmgs=0.2×2×10×2.25 J=9 J

3 結(jié)束語

綜上，在“雙新”背景下，高中物理綜合類大題解題思路的分析至關(guān)重要.以“功”的教學為例，我們深入剖析了功的定義、變力做功、摩擦力做功、功與能的關(guān)系等考點，幫助學生全面理解相關(guān)知識.解題時，首先要明確題目要求，理解物理情境；其次，梳理已知條件，構(gòu)建物理模型；最后，選擇合適方法進行計算分析.通過實踐訓練，學生可提升解題能力和物理素養(yǎng)，更好應對“雙新”背景下的學習挑戰(zhàn).同時，教師也應優(yōu)化教學方法，引導學生掌握正確思路，提升教學效果.

參考文獻：

［1］ 明翔宇，陳俊.在“雙新”背景下，例談GeoGebra軟件在高中物理教學中的應用[J].物理教學，2022，44（4）：22-26.

[2] 趙邦原.高中物理力學學習策略及解題技巧[J].科學咨詢（教育科研），2019（1）：57.

[3] 舒四洋.高中物理力學綜合題的解題技巧摭談[J].中外企業(yè)家，2018（15）：156.

［責任編輯：李?璟］