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突出情境,立足素养,激发思维

2023-05-28傅明峰

中学生数理化·自主招生 2023年10期
关键词:加速运动增加量罐子

傅明峰

2023年高考江苏卷物理试题延续去年的命题特点,体现素养立意,注重夯实基础,丰富问题情境,广泛选取素材,突出思维考查,有利于激发考生崇尚科学、探索未知的兴趣,提升物理学科核心素养。

试题印象:从考查方向来看,基础题比重较大,基础和能力寓于情境题之中;从考查内容来看,知识覆盖面比较广,重点知识重点考查(从近三年高考的命题特点来看,涉及动量的题目比较简单,没有涉及动量守恒和能量守恒,这是因为解两个守恒联立的二元二次方程很费时);从考查能力来看,主要考查理解能力和分析问题的能力;从试卷布局来看,选择题11道,实验题1道,计算题4道,选择题裁剪了素材后题干简短,计算题的题干也不算长,较好地控制了阅读量。

一、2023年高考试题的两大亮点亮点

1:试题颇有禅意

“看山不是山,看山还是山”,原是指佛家所说的悟道之深浅,最初境界是看什么就是什么没有深度,然后能够看透本质看山不再是山,如庖丁不见全牛一般,最后又返璞归真看山依然是山。选择题第10题就是对这句话的物理解读。

例1 (第10题)达·芬奇的手稿中描述了这样一个实验:一个罐子在空中沿水平直线向右做匀加速运动,沿途连续漏出沙子。若不计空气阻力,则图1中能反映空中沙子排列的几何图形是( )。

分析:这道题源自教材人教版(2019)必修第二册第五章《抛体运动》“复习与提高”A组第5题,这个相对运动问题在合格性考试中经常考,然而我们在学习了等效重力场模型后,就会发现这道题又似乎有了等效重力场模型的影子。初看这道题目马上就会想到在一个匀加速运动的车厢中悬挂一个小球的情景,小球的运动情况、受力规律都与悬挂在静止支架上的小球相似,只不过这里的等效重力加速度是车厢的对地加速度的反加速度(非惯性力)与重力加速度的矢量和。如此想,本题中的罐子就相当于匀加速运动的车厢,连续漏下的沙子就如悬挂的小球线,其等效重力加速度是水平向左的加速度与重力加速度的矢量和。但是,细想这道题是不能这么做的,因为这些沙子在罐子中向右做匀加速运动,一旦离开罐子将只受重力作用而做平抛运动。沙子离开罐子后在竖直方向上的分运动是自由落体运动,在水平方向上的分运动是匀速直线运动,选每粒沙子为研究对象,则其所做的都是如图1中B 所示的平抛运动。在研究“連续漏出的沙子”时,后出来的沙子在水平方向上的位置更靠后,此后各沙子都在做平抛运动,在水平方向上的分速度都不变,在竖直方向上的分速度越来越大,所以能反映空中沙子排列的几何图形应该是如图1中C 所示的曲线。然而,再想一想这种思考方法也是有问题的,因为要想知道空中沙子排列的几何形状应该是看各粒沙子的相对位置的情况,而不能简单地“定性”分析各粒沙子对地的运动情况。

解法1:若以先漏出的沙子为参照物,则罐子在空中沿水平方向向右做匀加速直线运动,在时间Δt 内沿水平方向的位移增加量为aΔt2,沿竖直方向做自由落体运动,在时间Δt 内沿竖直方向的位移增加量为gΔt2,说明罐子的水平分位移的增加量与竖直分位移的增加量比值一定,则罐子的位置连线的倾角是一定的。

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