物理5.2創(chuàng)新考法高考物理創(chuàng)新考法圍繞核心素養(yǎng),以下將從四個(gè)維度深化能力。從平面向三維空間的延伸要求考生突破二維思維,結(jié)合立體幾何知識(shí),將三維空間問(wèn)題轉(zhuǎn)化為二維平面問(wèn)題分步求解,如2024年湖南卷14題電子在三維復(fù)合場(chǎng)中的螺旋運(yùn)動(dòng);從單模塊考查向多模塊融合的變遷,需先分析題干識(shí)別涉及的運(yùn)動(dòng)學(xué)、電磁學(xué)等模塊知識(shí)點(diǎn),梳理模塊間邏輯關(guān)系,再聯(lián)立方程建立綜合模型求解,強(qiáng)調(diào)跨知識(shí)領(lǐng)域整合能力;從文本設(shè)問(wèn)向圖像圖表設(shè)問(wèn)的轉(zhuǎn)變要求學(xué)生明確圖像斜率、截距、面積等關(guān)鍵要素的物理意義,結(jié)合物理規(guī)律建立物理模型并找出其代數(shù)關(guān)系,著重考查理解能力、信息遷移、數(shù)形轉(zhuǎn)換能力等;從單一答案向開(kāi)放設(shè)問(wèn)的過(guò)渡要求學(xué)生具備批判性思維與創(chuàng)新能力,明確問(wèn)題核心與限制條件,多角度提出解決方案,分析各方案可行性,選擇最優(yōu)解并完整闡述推理過(guò)程。這些創(chuàng)新考法通過(guò)結(jié)構(gòu)化思維路徑,系統(tǒng)提升學(xué)生復(fù)雜問(wèn)題的解決能力與科學(xué)思維素養(yǎng)。因此需學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)與拓展視野,鞏固核心知識(shí);針對(duì)性提升關(guān)鍵能力,通過(guò)專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練強(qiáng)化空間想象、知識(shí)遷移、數(shù)形轉(zhuǎn)換及創(chuàng)新思維的能力;優(yōu)化策略與總結(jié)反思,精準(zhǔn)識(shí)別考法類(lèi)型,解題中規(guī)范步驟,總結(jié)命題規(guī)律與解題技巧,實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力全面提升。5.2.1從平面向三維空間的延伸從平面向三維空間的延伸,常見(jiàn)于三維空間的場(chǎng)疊加類(lèi)問(wèn)題,三維空間的拋體運(yùn)動(dòng),帶電粒子在三維電磁復(fù)合場(chǎng)中做類(lèi)斜拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、螺旋運(yùn)動(dòng)等,光學(xué)中三維空間中的折射、全反射問(wèn)題。此類(lèi)問(wèn)題巧妙融合了物理規(guī)律與空間幾何知識(shí),緊密?chē)@課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)科學(xué)思維與模型建構(gòu)素養(yǎng)的培養(yǎng)要求,考查學(xué)生的空間想象能力、知識(shí)遷移能力和復(fù)雜問(wèn)題中二維模型構(gòu)建能力。典型

例題

典例1

(2024江西卷,14)雪地轉(zhuǎn)椅是一種游樂(lè)項(xiàng)目,其中心傳動(dòng)裝置帶動(dòng)轉(zhuǎn)椅在雪地上滑動(dòng)。如圖甲、乙所示,傳動(dòng)裝置有一高度可調(diào)的水平圓盤(pán),可繞通過(guò)中心O點(diǎn)的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。圓盤(pán)邊緣A處固定連接一輕繩,輕繩另一端B連接轉(zhuǎn)椅(視為質(zhì)點(diǎn))。轉(zhuǎn)椅運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后,其角速度與圓盤(pán)角速度相等。轉(zhuǎn)椅與雪地之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力。(1)在圖甲中,若圓盤(pán)在水平雪地上以角速度ω1勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)椅運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后在水平雪地上繞O點(diǎn)做半徑為r1的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求AB與OB之間夾角α的正切值。(2)將圓盤(pán)升高,如圖乙所示。圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)椅運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后在水平雪地上繞O1點(diǎn)做半徑為r2的勻速圓周運(yùn)動(dòng),輕繩與豎直方向的夾角為θ,輕繩在水平雪地上的投影A1B與O1B的夾角為β。求此時(shí)圓盤(pán)的角速度ω2。[能力剖析]本題以游樂(lè)項(xiàng)目雪地轉(zhuǎn)椅為素材,創(chuàng)設(shè)了與生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系的物理問(wèn)題情境。主要考查牛頓第二定律、向心力來(lái)源分析、幾何關(guān)系分析等知識(shí)點(diǎn),重點(diǎn)考查理解能力和推理論證能力。[信息提取與轉(zhuǎn)化]序號(hào)提取有效信息關(guān)聯(lián)必備知識(shí)建立物理關(guān)系文本表述隱含條件1圓盤(pán)在水平雪地上以角速度ω1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)速度方向合力為零勻速圓周運(yùn)動(dòng)輕繩的拉力與摩擦力的合力提供向心力,指向圓心O2將圓盤(pán)升高,如圖乙所示。圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)速度方向合力為零勻速圓周運(yùn)動(dòng),力的合成和分解滑動(dòng)摩擦力與輕繩拉力沿BA1方向的分力的合力提供向心力推理論證第(1)問(wèn):第(2)問(wèn):[創(chuàng)新能力]本題以雪地轉(zhuǎn)椅游樂(lè)項(xiàng)目為載體,將物理問(wèn)題融入真實(shí)生活場(chǎng)景,在圓盤(pán)高度變化時(shí),從二維平面受力模型分析轉(zhuǎn)變?yōu)槿S空間模型,需綜合考慮輕繩拉力、重力、摩擦力在水平與豎直方向的分量,考查空間思維和受力分析能力。兩問(wèn)形成“基礎(chǔ)推導(dǎo)

—

拓展應(yīng)用”

的遞進(jìn)關(guān)系,前問(wèn)為后問(wèn)鋪墊受力分析方法,后問(wèn)進(jìn)一步融合幾何關(guān)系與圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律,促使學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí),強(qiáng)化綜合解題能力和加深邏輯思維的深度。[解題過(guò)程](1)對(duì)轉(zhuǎn)椅受力分析,在水平面內(nèi)受到滑動(dòng)摩擦力Ff1、輕繩拉力FT,兩者合力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力,如圖所示

學(xué)友聊齋

5.2.2從單模塊考查向多模塊融合的變遷從單模塊考查向多模塊融合的變遷,常見(jiàn)于運(yùn)動(dòng)學(xué)與電磁學(xué)融合,創(chuàng)設(shè)電磁驅(qū)動(dòng)、粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等情境,?？寄K融合有電磁學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)、熱學(xué)結(jié)合,光學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合等,要求學(xué)生綜合運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理與電磁感應(yīng)規(guī)律分析物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程,靈活構(gòu)建系統(tǒng)性知識(shí)網(wǎng)絡(luò),綜合運(yùn)用多模塊規(guī)律進(jìn)行邏輯推理與定量計(jì)算。這些跨模塊融合緊扣“整合知識(shí)、解決綜合問(wèn)題”的核心素養(yǎng)目標(biāo),以真實(shí)復(fù)雜情境為載體,打破知識(shí)邊界,著重考查學(xué)生知識(shí)貫通能力、綜合分析能力與創(chuàng)新應(yīng)用能力,為中學(xué)物理教學(xué)落實(shí)素養(yǎng)導(dǎo)向、培養(yǎng)復(fù)合型思維提供明確指引。典型

例題

典例2

(2024.1浙江卷,10)如圖甲所示,質(zhì)量相等的小球和點(diǎn)光源,分別用相同的彈簧豎直懸掛于同一水平桿上,間距為l,豎直懸掛的觀(guān)測(cè)屏與小球水平間距為2l,小球和光源做小振幅運(yùn)動(dòng)時(shí),在觀(guān)測(cè)屏上可觀(guān)測(cè)小球影子的運(yùn)動(dòng)。以豎直向上為正方向,小球和光源的振動(dòng)圖像如圖乙所示,則(

)A.t1時(shí)刻小球向上運(yùn)動(dòng)B.t2時(shí)刻光源的加速度向上C.t2時(shí)刻小球與影子相位差為πD.t3時(shí)刻影子的位移為5A[能力剖析]本題以質(zhì)量相等的小球和點(diǎn)光源做小振幅運(yùn)動(dòng)為素材,創(chuàng)設(shè)了觀(guān)測(cè)小球影子的科學(xué)探究問(wèn)題情境。主要考查簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像等知識(shí)點(diǎn),重點(diǎn)考查推理論證能力。推理論證

[創(chuàng)新能力]試題創(chuàng)設(shè)了小球和光源振動(dòng)結(jié)合的新情境,將彈簧振子的振動(dòng)與光學(xué)中的影子形成原理相結(jié)合。通過(guò)小球和點(diǎn)光源的懸掛方式以及與觀(guān)測(cè)屏的位置關(guān)系,構(gòu)建了一個(gè)獨(dú)特的物理模型,不同于常見(jiàn)的單一彈簧振子振動(dòng)問(wèn)題,此題需要學(xué)生對(duì)實(shí)際情境進(jìn)行分析和抽象,考查學(xué)生在新情境下理解問(wèn)題和建立物理模型的能力。如何通過(guò)光的傳播確定小球影子的運(yùn)動(dòng)情況,將力學(xué)中的振動(dòng)知識(shí)與光學(xué)知識(shí)進(jìn)行跨模塊綜合,要求學(xué)生具備較強(qiáng)的知識(shí)遷移能力和綜合應(yīng)用能力,打破了知識(shí)模塊之間的界限,體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生綜合素養(yǎng)的考查。[答案]D學(xué)友聊齋

5.2.3從文本設(shè)問(wèn)向圖像圖表設(shè)問(wèn)的轉(zhuǎn)變從文本設(shè)問(wèn)向圖像圖表設(shè)問(wèn)的轉(zhuǎn)變,常見(jiàn)于運(yùn)動(dòng)學(xué)的x-t、v-t圖像,電磁學(xué)的I-U特性曲線(xiàn)、B-t圖像等,將抽象物理過(guò)程與規(guī)律轉(zhuǎn)化為直觀(guān)可視化表達(dá)。此類(lèi)試題要求學(xué)生從圖像的斜率、截距、面積及圖表數(shù)據(jù)變化中提取關(guān)鍵信息,完成從圖形表征到物理內(nèi)涵的邏輯轉(zhuǎn)換,綜合運(yùn)用物理概念與規(guī)律進(jìn)行推理分析,著重考查信息獲取、數(shù)形結(jié)合與模型建構(gòu)能力,深度契合高考評(píng)價(jià)體系“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性”的考查目標(biāo),同時(shí)為中學(xué)物理教學(xué)強(qiáng)化圖像分析能力、深化知識(shí)可視化學(xué)習(xí)提供明確指引。典型

例題

典例3

(2024江西卷,6)如圖甲所示,利用超聲波可以檢測(cè)飛機(jī)機(jī)翼內(nèi)部缺陷。在某次檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中,入射波為連續(xù)的正弦信號(hào),探頭先后探測(cè)到機(jī)翼表面和缺陷表面的反射信號(hào),分別如圖乙、丙所示。已知超聲波在機(jī)翼材料中的波速為6300m/s。關(guān)于這兩個(gè)反射信號(hào)在探頭處的疊加效果和缺陷深度d,下列選項(xiàng)正確的是(

)甲乙丙A.振動(dòng)減弱;d=4.725mmB.振動(dòng)加強(qiáng);d=4.725mmC.振動(dòng)減弱;d=9.45mmD.振動(dòng)加強(qiáng);d=9.45mm[能力剖析]本題以超聲波檢測(cè)飛機(jī)機(jī)翼內(nèi)部缺陷為素材,創(chuàng)設(shè)了與生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系的物理問(wèn)題情境。主要考查橫波,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像,波速、波長(zhǎng)和周期的關(guān)系,波的干涉等知識(shí)點(diǎn),重點(diǎn)考查推理論證能力。推理論證

[創(chuàng)新能力]本題通過(guò)波形圖設(shè)問(wèn)實(shí)現(xiàn)了命題形式的創(chuàng)新,將物理規(guī)律的考查與工程實(shí)踐中的數(shù)據(jù)處理結(jié)合,要求學(xué)生具備更強(qiáng)的圖像解讀、信息轉(zhuǎn)化和綜合建模能力,體現(xiàn)了對(duì)科學(xué)思維和科學(xué)探究的考查,為物理命題從

“文字驅(qū)動(dòng)”

向

“圖像驅(qū)動(dòng)”

的轉(zhuǎn)型提供了范例。[答案]A學(xué)友聊齋

5.2.4從單一答案向開(kāi)發(fā)設(shè)問(wèn)的過(guò)渡高考物理從單一答案向開(kāi)放設(shè)問(wèn)的過(guò)渡,如2023年全國(guó)新課標(biāo)卷以

“打水漂”游戲引導(dǎo)模型構(gòu)建,考查物理圖景建構(gòu);2024年全國(guó)甲卷第21題設(shè)置半開(kāi)放情境分析線(xiàn)框運(yùn)動(dòng),打破傳統(tǒng)固定答案的命題模式。學(xué)生需精準(zhǔn)把握題目核心要求與限制條件,從不同角度推導(dǎo)、分析,得出可能性結(jié)論。典型

例題

典例4

(多選)(2024全國(guó)甲卷,21)如圖所示,一絕緣細(xì)繩跨過(guò)兩個(gè)在同一豎直面(紙面)內(nèi)的光滑定滑輪,繩的一端連接一矩形金屬線(xiàn)框,另一端連接一物塊。線(xiàn)框與左側(cè)滑輪之間的虛線(xiàn)區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)上下邊界水平,在t=0時(shí)刻線(xiàn)框的上邊框以不同的初速度從磁場(chǎng)下方進(jìn)入磁場(chǎng)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,線(xiàn)框始終在紙面內(nèi)且上下邊框保持水平。以向上為速度的正方向,下列線(xiàn)框的速度v隨時(shí)間t變化的圖像可能正確的是(

)[能力剖析]本題以金屬線(xiàn)框在牽引力作用下進(jìn)入有界磁場(chǎng)為素材,創(chuàng)設(shè)了研究線(xiàn)框速度v隨時(shí)間t變化的關(guān)系的科學(xué)探究問(wèn)題情境。主要考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象、法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律等知識(shí)點(diǎn),重點(diǎn)考查推理論證能力。[信息提取與轉(zhuǎn)化]序號(hào)提取有效信息關(guān)聯(lián)必備知識(shí)建立物理關(guān)系文本表述隱含條件1在t=0時(shí)刻線(xiàn)框的上邊框以不同的初速度從磁場(chǎng)下方進(jìn)入磁場(chǎng)線(xiàn)圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),加速度向下①連接體模型②牛頓第二定律推理論證

[創(chuàng)新能力]一是多物理模型的融合創(chuàng)新,要求學(xué)生突破單一模型的思維局限,建立綜合分析框架。二是動(dòng)態(tài)過(guò)程的精細(xì)化分析,線(xiàn)框以不同初速度進(jìn)入磁場(chǎng),其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)因初速度大小與安培力、重力的關(guān)系而變化。學(xué)生需根據(jù)牛頓第二定律建立動(dòng)態(tài)方程,分析速度隨時(shí)間的變化趨勢(shì),在物理問(wèn)題中要突破常規(guī)、綜合建模。[答案]AC典例5

(2025陜晉青寧卷,3)某智能物流系統(tǒng)中,質(zhì)量為20kg的分揀機(jī)器人沿水平直線(xiàn)軌道運(yùn)動(dòng),受到的合力沿軌道方向,合力F隨時(shí)間t的變化如圖所示,則下列圖像可能正確的是(

)[能力剖析]該題用F-t圖像呈現(xiàn)合力變化的規(guī)律,要求據(jù)此推導(dǎo)v-t圖像,將抽象物理關(guān)系直觀(guān)化。這不僅考查學(xué)生對(duì)牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律的掌握,更側(cè)重其圖像分析、信息轉(zhuǎn)換能力,相比純文本設(shè)問(wèn),更能檢驗(yàn)學(xué)生從圖表中提取關(guān)鍵信息、建立物理模型的科學(xué)思維,體現(xiàn)高考命題對(duì)知識(shí)應(yīng)用與綜合能力考查的升級(jí)。推理論證

[創(chuàng)新能力]題目以

“智能物流分揀機(jī)器人”

為背景,將實(shí)際工程中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為物理模型。這種從現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景到物理模型的抽象過(guò)程,突破了傳統(tǒng)

“滑塊、小車(chē)”

等經(jīng)典模型的局限,考查學(xué)生在新型物理問(wèn)題中突破常規(guī)模型、綜合運(yùn)用知識(shí)、進(jìn)行邏輯創(chuàng)新的能力,體現(xiàn)了

“從生活到物理,從物理到應(yīng)用”

的創(chuàng)新思維導(dǎo)向。[答案]A學(xué)友聊齋

題號(hào)選題理由1以平行板電容器為載體,將力學(xué)中的彈性形變(壓力與極板間距的非線(xiàn)性關(guān)系)與電磁學(xué)中的電容定義式、決定式深度結(jié)合,打破模塊壁壘,契合高考

“多模塊綜合應(yīng)用”

的命題方向,能有效訓(xùn)練學(xué)生跨知識(shí)域的分析能力2通過(guò)小球在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)和碰撞等多過(guò)程,全面考查力學(xué)和電學(xué)知識(shí),同時(shí)含有多條隱含條件,對(duì)思維要求較高,體現(xiàn)了物理與數(shù)學(xué)的深度結(jié)合題號(hào)選題理由3融合牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)、摩擦力、功能關(guān)系等核心知識(shí),以軌道與物塊的相互作用為情境,既貼近常見(jiàn)的動(dòng)力學(xué)模型,又通過(guò)軌道可動(dòng)、結(jié)合圖像等設(shè)置增加新穎性。使學(xué)生在熟悉情境中面臨新挑戰(zhàn),考查知識(shí)遷移和靈活應(yīng)用能力,體現(xiàn)高考命題

“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”

的原則4既覆蓋了電磁感應(yīng)的核心知識(shí)點(diǎn)與高頻題型,又通過(guò)梯度設(shè)問(wèn)區(qū)分不同層次的學(xué)生,既能檢驗(yàn)學(xué)生的基礎(chǔ)掌握情況,又能選拔出具備綜合思維能力與復(fù)雜問(wèn)題處理能力的學(xué)生1.(2025黑吉遼蒙卷,4)如圖所示,某壓力傳感器中平行板電容器內(nèi)的絕緣彈性結(jié)構(gòu)是模仿犰狳設(shè)計(jì)的,逐漸增大施加于兩極板壓力F的過(guò)程中,F較小時(shí)彈性結(jié)構(gòu)易被壓縮,極板間距d容易減小;F較大時(shí)彈性結(jié)構(gòu)閉合,d難以減小。將該電容器充電后斷開(kāi)電源,極板間電勢(shì)差U與F的關(guān)系曲線(xiàn)可能正確的是(

D

)【信息提取與轉(zhuǎn)化】

序號(hào)提取有效信息關(guān)聯(lián)必備知識(shí)建立物理關(guān)系文本表述隱含條件1逐漸增大施加于兩極板壓力F的過(guò)程中,F較小時(shí)彈性結(jié)構(gòu)易被壓縮,極板間距d容易減小間距

d

快速減小使電容

C

增大、電勢(shì)差

U

急劇下降①電容定義式②電容器電容和電壓關(guān)系2F較大時(shí)彈性結(jié)構(gòu)閉合,d難以減小F

較大時(shí),d

減小趨勢(shì)變緩,U

下降變緩【推理論證】

【創(chuàng)新能力】本題以模仿犰狳設(shè)計(jì)的壓力傳感器為背景,將平行板電容器與生物啟發(fā)的彈性結(jié)構(gòu)結(jié)合,將犰狳的生理結(jié)構(gòu)(彈性閉合特性)遷移到電容器設(shè)計(jì)中。題目中彈性結(jié)構(gòu)存在

“易壓縮”

與

“難壓縮”

的臨界轉(zhuǎn)換點(diǎn)導(dǎo)致U-F曲線(xiàn)的斜率也發(fā)生較大變化,學(xué)生需捕捉這一臨界特征,分析圖像的

“非線(xiàn)性拐點(diǎn)”,體現(xiàn)對(duì)物理過(guò)程階段性變化的創(chuàng)新分析能力。

(1)求小球水平射入時(shí)初速度v0的大小。(2)求小球Q的質(zhì)量mQ。(3)求運(yùn)動(dòng)過(guò)程中圓弧軌道受到的最大壓力的大小。

【模型建構(gòu)】

關(guān)鍵信息破題關(guān)鍵建構(gòu)模型現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為+q(q>0)的絕緣小球,從M板左端附近的P點(diǎn)以一定初速度水平射入,小球剛好無(wú)碰撞地從A點(diǎn)沿切線(xiàn)方向進(jìn)入圓弧軌道小球在電場(chǎng)力與重力的作用下做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)模型絕緣小球與Q碰撞后粘在一起,之后的運(yùn)動(dòng)恰不脫離軌道碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒,機(jī)械能損失最大完全非彈性碰撞模型【推理論證】第(1)問(wèn):第(2)問(wèn):第(3)問(wèn):【創(chuàng)新能力】本題以帶電小球在平行板電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)、在圓弧軌道上的運(yùn)動(dòng)及碰撞為背景,考查類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律及圓周運(yùn)動(dòng)臨界條件等知識(shí)點(diǎn),構(gòu)建

“電—力—?jiǎng)恿俊芰俊?/p>

的綜合考查體系,檢驗(yàn)學(xué)生跨章節(jié)知識(shí)的融合應(yīng)用能力。該題設(shè)問(wèn)邏輯嚴(yán)謹(jǐn),層層遞進(jìn),既強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)規(guī)律的靈活運(yùn)用,又突出臨界狀態(tài)分析與模型構(gòu)建能力。

3.(2024山東卷,17)如圖甲所示,質(zhì)量為m0的軌道靜止在光滑水平面上,軌道水平部分的上表面粗糙,豎直半圓形部分的表面光滑,兩部分在P點(diǎn)平滑連接,Q為軌道的最高點(diǎn)。質(zhì)量為m的小物塊靜置在軌道水平部分上,與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。已知軌道半圓形部分的半徑R=0.4m,重力加速度大小g取10m/s2。(1)若軌道固定,小物塊以一定的初速度沿軌道運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí),受到軌道的彈力大小等于3mg,求小物塊在Q點(diǎn)的速度大小v。(2)若軌道不固定,給軌道施加水平向左的推力F,小物塊處在軌道水平部分時(shí),軌道加速度a與F對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖乙所示。(ⅰ)求μ和m;(ⅱ)初始時(shí),小物塊靜置在軌道最左端,給軌道施加水平向左的推力F=8N,當(dāng)小物塊到P點(diǎn)時(shí)撤去F,小物塊從Q點(diǎn)離開(kāi)軌道時(shí)相對(duì)水平面的速度大小為7m/s。求軌道水平部分的長(zhǎng)度L?！敬鸢浮?/p>

(1)4m/s(2)(ⅰ)0.2

1kg

(ⅱ)4.5m【信息提取與轉(zhuǎn)化】

序號(hào)提取有效信息關(guān)聯(lián)必備知識(shí)建立物理關(guān)系文本/圖像表述隱含條件1質(zhì)量為m0的軌道靜止在光滑水平面上,軌道水平部分的上表面粗糙,豎直半圓形部分的表面光滑,兩部分在P點(diǎn)平滑連接;軌道不固定,當(dāng)小物塊到P點(diǎn)時(shí)撤去F小物塊在半圓形部分運(yùn)動(dòng)時(shí),小物塊與軌道組成的系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒,小物塊與軌道組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒①板塊模型②動(dòng)量守恒定律③能量守恒定律序號(hào)提取有效信息關(guān)聯(lián)必備知識(shí)建立物理關(guān)系文本/圖像表述隱含條件2

由圖像易知,F=4

N是小物塊相對(duì)于軌道滑動(dòng)的臨界條件①板塊模型②臨界問(wèn)題由圖像易知,當(dāng)F≤4

N時(shí),小物塊相對(duì)于軌道靜止;當(dāng)F>4

N時(shí),小物塊與軌道水平部分發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)【推理論證】第(1)問(wèn):第(2)問(wèn):【創(chuàng)新能力】本題以可動(dòng)軌道與小物塊的相互作用為背景,從單體模型到多體系統(tǒng)的建模創(chuàng)新,要求學(xué)生建立多體系統(tǒng)中摩擦力與推力的關(guān)聯(lián),體現(xiàn)對(duì)物理模型動(dòng)態(tài)演化的創(chuàng)新分析能力;臨界狀態(tài)下的多體相互作用建模,學(xué)生需將圖像的

“斜率突變”“線(xiàn)性段”

與物理過(guò)程的

“靜動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)換”“多體受力分配”

對(duì)應(yīng),體現(xiàn)從圖像到物理模型的逆向轉(zhuǎn)化創(chuàng)新。本題通過(guò)多體系統(tǒng)建模、圖像信息轉(zhuǎn)化、多過(guò)程能量動(dòng)量綜合及工程逆向思維,考查了學(xué)生在復(fù)雜動(dòng)態(tài)情境中突破常規(guī)模型、整合物理規(guī)律的創(chuàng)新能力,體現(xiàn)了

“模型拓展—圖像分析—多過(guò)程整合—工程應(yīng)用”

的創(chuàng)新思維鏈條。

4.(2025黑吉遼蒙卷,14)如圖甲所示