例谈2023年高考对弹簧类问题设计的三个视角

摘 要：弹簧是重要的物理模型，物理问题因弹簧的介入而深邃，因弹簧的多变而精彩.2023年全国高考（含自主命题省市）试题中呈现了大量与弹簧相关的问题，对物理观念素养进行了全面的考查.

关键词：高考试题；弹簧类问题；3个角度；分析策略

中图分类号：G632   文献标识码：A   文章编号：1008-0333（2024）01-0118-03

收稿日期：2023-10-05

作者简介：许冬保（1963.12-），男，江西省九江人，本科，特级教师，从事高中物理教学研究.

《普通高中物理课程标准解读》指出：“物理观念包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用.由于核心素养只有在真实情境中解决问题时才能表现出来，因此，在物理观念素养中，特别强调应用这些观念解决实际问题［1］.”弹簧是重要的物理模型，物理问题因弹簧的介入而深邃，因弹簧的多變而精彩.2023年高考是如何设计弹簧类试题的呢？

1 视角一：以胡克定律的应用为载体，考查物质观念

物理观念的形成与发展需要学生通过物理概念、物理规律等内容的学习及运用才能逐步形成.弹簧的物质观念主要是反映弹簧自身的物质属性，这包括弹簧的形变量、劲度系数、弹簧的弹力、弹簧的弹性势能4个物理量.胡克定律即是揭示弹簧弹力与形变量关系的物理规律.

1.1 在动力学问题中应用胡克定律

例1 （湖北卷）如图1所示，原长为l的轻质弹簧，一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连.小球套在竖直固定的粗糙杆上，与杆之间的动摩擦因数为0.5.杆上M、N两点与O点的距离均为l，P点到O点的距离为12l，OP与杆垂直.当小球置于杆上P点时恰好能保持静止.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g.小球以某一初速度从M点向下运动到N点，在此过程中，弹簧始终在弹性限度内.下列说法正确的是（  ）．

A.弹簧的劲度系数为4mgl

B.小球在P点下方12l处的加速度大小为（32-4）g

C.从M点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力先变小再变大

D.从M点到P点和从P点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力做功相同

解析 小球在P点恰能静止，则mg=Ff；由胡克定律得，小球所受弹力大小为FN=kl-l2.因 Ff=μFN，故 k=4mgl，选项A正确.

4 结束语

物理观念是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识.在学科核心素养中，物理观念代表知识的内化，是其他素养的基础.弹簧是重要的物理模型，在与弹簧相连的系统中，弹簧是特殊的媒介物，既可以改变物体运动的状态，也可以传递动量与能量.

参考文献：

［1］ 廖伯琴.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）解读［M］.北京：高等教育出版社，2020：54.

［2］ 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2020年修订）［M］.北京：人民教育出版社，2020：15.

［责任编辑：李 璟］