“双新”背景下高中物理综合类大题的解题思路分析

焦中惠

摘 要：文章以人教版高中物理必修第二册“功”的教学为例，深入剖析综合类大题的解题思路，旨在帮助学生更好地掌握解题技巧，提高解题能力.

关键词：双新背景；高中物理；综合类大题；解题思路；功的教学

中图分类号：G632   文献标识码：A   文章编号：1008-0333（2024）15-0109-03

2022年9月，教育部宣布全国已全面推行新课程、新教材.29个省份同步实施“双新”改革[1].在此背景下，高中物理教学迎来新挑战.高中阶段的物理课程属于一门抽象、复杂的课程，其中动量、冲量、功与机械能等诸如此类的知识点均属于高频考点.现以“功”的教学为例，分析综合类大题的解题思路，以便分享交流之用.

1 高中物理“功”综合类大题考点分析

1.1 功的定义与计算

功的定义与计算是高中物理中的核心概念之一.在该考点中，学生需要深入理解功作为标量的特性，并熟练掌握其计算公式W=Fs

cosθ.其中，F代表作用在物体上的力，s表示在力的方向上物体发生的位移，而θ则是力与位移之间的夹角[2].

1.2 变力做功的处理

在处理变力做功的问题时，学生需要学会根据题目条件灵活选择合适的方法.例如，当力随时间或位移均匀变化时，可以采用平均力做功的方法进行计算.如果题目中给出了力随时间或位移的变化图像，学生可以利用图像法来求解.而当涉及物体的运动状态变化时，动能定理则是一个有效的解题工具.

1.3 摩擦力做功的特点

摩擦力做功的特点也是高中物理中的一个重要考点.学生需要理解摩擦力既可以作为动力也可以作为阻力，并且摩擦力做功与物体经过的路径有关，而与物体的初末位置无关.在解题时，学生需要分析物体的运动情况，判断摩擦力的方向，进而确定摩擦力做功的正负.

1.4 功与能的关系

功与能的关系是理解能量转化和守恒的关键.学生需要理解功是能量转化的量度，以及不同形式的能（如动能、重力势能、弹性势能等）之间的转化关系.在解题过程中，学生需要分析物体的运动过程，确定哪些力做了功，以及这些功如何导致能量的转化.这通常涉及动能定理、机械能守恒定律等原理的应用.

2 “双新”背景下高中物理综合类大题解题思路

2.1 明确题目要求，理解物理情境

以“功”的教学为例，学生在解答综合类计算题时，首先要仔细阅读题目，明确题目所要求的核心内容.这通常涉及对题目中物理量的识别，如力的大小、方向，位移的大小、方向，以及它们之间的夹角等.这些物理量都是计算功的关键要素，学生需要清晰地理解它们在题目中的具体含义.同时，学生还需要深入理解题目所描述的物理情境，包括分析物体在力的作用下如何运动，运动过程中力的变化情况，以及这些变化如何影响功的计算.通过对物理情境的理解，学生可以建立起一个清晰的物理图像，为后续的计算和分析打下基础.

例1 （贵州省遵义市仁怀周林高级中学2020-2021学年高一下学期3月物理试题）如图，跳台滑雪运动员在经历一段加速滑行后，自O点水平飞出，经过3秒的时间，成功降落在斜坡上的A点.已知O点是斜坡的起始点，斜坡与水平面的夹角θ为37°，运动员的体重为50千克.在此过程中，我们忽略空气阻力的影响，并设定sin37°=0.60，cos37°=0.80，重力加速度g为10 m/s2.接下来，我们要求解以下问题：

（1）A点与O点之间的距离是多少？

（2）运动员离开O点时的速度大小是多少？

（3）运动员在A点时的动能是多少？

解题思路 在解答该题时，理解物理情境是解题的关键.在这个情境中，运动员从O点飞出后，只受到重力的作用，做平抛运动.平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动.运动员在水平方向上做匀速直线运动，速度保持不变；在竖直方向上做自由落体运动，速度随时间增加.在理解情景的基础上，可进行相应计算：

运动员在竖直方向做自由落体运动，有

Lsin37°=12gt2

则A到O点的距离为L=gt22sin37°=75m

设运动员离开O点的速度为v0，运动员在水平方向做匀速直线运动，

即L=cos37°=v0t

解得v0=tLcos37°=20 m/s

即v0=tLcos37°=20 m/s

由机械能守恒，取A点位重力势能零点，运动员落到A点时的动能为

EkA=mgh+12mv20=32 500 J

2.2 梳理已知条件，构建物理模型

在理解物理情境的基础上，学生需要梳理题目中给出的已知条件，并根据这些条件构建相应的物理模型.例如，在“功”的教学中，学生可以根据题目中给出的力的大小、方向以及物体的运动情况，构建出力的做功模型[3].

例2 如图2所示，粗糙斜面上有两条等高

线AB和CD，现用平行于斜面的力将停于 AB 线上的重物缓慢拉

到CD线上，图示F1、F2为拉力的两种不同方向，其中F1沿斜面向上，则（  ）.

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

解题思路 首先，梳理已知条件：题目中给出了一个粗糙的斜面，以及两条等高线AB和CD.物体原本停在AB线上，现在需要用平行于斜面的力将其缓慢拉到CD线上.题目还给出了两种不同方向的拉力，一种是沿斜面向上（记为F1），另一种是其他方向（记为F2）.接下来，构建物理模型：由于物体是在粗糙斜面上移动，需要考虑摩擦力的影响.摩擦力的大小与正压力成正比，方向与物体运动方向相反.由于物体是缓慢移动的，可以认为物体处于动态平衡状态，即合力为零.在构建物理模型时，还需要注意物体在移动过程中高度不变，即势能不变.意味着拉力所做的功主要用于克服摩擦力和重力分量所做的功.由于两种拉力方向不同，其克服摩擦力和重力分量所做的功也会不同.基于以上梳理和构建的物理模型，可以开始分析两种拉力情况下物体移动的特点.对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.对于其他方向的拉力F2，可能需要更大的力来克服重力分量，但也可能减小摩擦力.最后，通过比较两种情况下拉力的大小和做功情况，可以得出答案为D.需要注意的是，在比较过程中要充分考虑摩擦力的影响，因为摩擦力是影响拉力大小和做功的关键因素之一.

2.3 选择合适的方法，进行计算分析

构建好物理模型后，学生需要选择合适的方法进行计算分析.对于“功”的教学，学生可以根据题目要求，选择使用公式法、图像法、动能定理等方法进行计算.在计算过程中，学生需要注意单位的统一和正负号的处理.

例3 如图所示，半径为0.45 m的光滑的1/4圆周轨道AB与粗糙水平面BC相连，质量m=2 kg的小物块由静止开始从A点释放，沿圆周轨道经B点滑到水平面上，小物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，g取10 m/s2.求：

（1）小物块经过B点时的速度大小v1和距水平面高度3R/4时的速度大小v;

（2）小物块过 B点后2 s内所滑行的距离s;

（3）小物块沿水平面运动过程中克服摩擦力做的功.

解题思路 可以利用机械能守恒定律来求解小物块经过B点时的速度.因为小物块在光滑的1/4圆周轨道上滑行时，只有重力做功，机械能守恒.所以，可以根据小物块在A点和B点的机械能相等来列方程求解.

解析 （1）选水平面 BC为零势能面.有机械能守恒得mgR=12mv21

解得v1=2gR=2×10×0.45m/s=3 m/s

又机械能守恒定律得mgR=12mv21+π34R

解得v=gR2=1.5 m/s

（2）小物块做减速运动的加速度大小为a=

fm=μmgm=μg=0.2×10 m/s2=2 m/s2，因为小物块经过B点后运动的时间t停=vta=1.5 s＜2 s，所以s=vt停=vt+02·t停=2.25 m

（3）小物块克服摩擦力所做的功为W=fs=μmgs=0.2×2×10×2.25 J=9 J

3 结束语

综上，在“双新”背景下，高中物理综合类大题解题思路的分析至关重要.以“功”的教学为例，我们深入剖析了功的定义、变力做功、摩擦力做功、功与能的关系等考点，帮助学生全面理解相关知识.解题时，首先要明确题目要求，理解物理情境；其次，梳理已知条件，构建物理模型；最后，选择合适方法进行计算分析.通过实践训练，学生可提升解题能力和物理素养，更好应对“双新”背景下的学习挑战.同时，教师也应优化教学方法，引导学生掌握正确思路，提升教学效果.

参考文献：

［1］ 明翔宇，陈俊.在“双新”背景下，例谈GeoGebra软件在高中物理教学中的应用[J].物理教学，2022，44（4）：22-26.

[2] 赵邦原.高中物理力学学习策略及解题技巧[J].科学咨询（教育科研），2019（1）：57.

[3] 舒四洋.高中物理力学综合题的解题技巧摭谈[J].中外企业家，2018（15）：156.

［责任编辑：李 璟］