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例析高考真题 探秘动量热点

发布时间:2019-09-26教学考试杂志社
编者按:
历届高考真题都是教师们争相研究的对象,我们需要从中提取高考的考点、考查的方面等等,这不是每一位老师都能精准做到的,今天跟大家分享一篇通过分析高考真题,探秘动量热点的文章,希望对各位教师能够有所帮助。

例析高考真题 探秘动量热点

河北 聂震萍 康利军

随着2017年高考大纲将动量纳入必考范畴,动量这一力学三大观点之一的规律已经被命题人所关注,且连续两年高考试题对动量的考查经历了从选择题到计算题的平稳过渡,尤其是2018年全国三套卷不但在选择题中均有涉及动量问题(动量概念、动量定理),而且以计算题的形式考查了与动量相关的爆炸、碰撞模型,如2018年全国卷Ⅰ24、2018年全国卷Ⅱ24.此外,动量问题也常和电磁感应知识综合起来考查,如2018年天津卷12,这使得电磁感应与动量综合问题的解决也应该重新回归高三复习备考的视野,且动量观点可以和动力、能量综合,也可以和电路、电磁综合起来命题,所用知识跨越幅度比较大,能力要求比较高,更有利于人才的选拔.预计在未来的高考中,以动量为核心考点的命题一定会增加权重.所以考生在平时的复习中,要关注新高考下考题特点,注重对考题考查的规律进行分析,这样有助于提高复习和解题效率.下面我们就2018年几道高考真题进行科学素养剖析,感悟命题特点及解决策略,以期同学们对此类问题有所突破.

【素养解读】

喜庆的烟花照亮节日的夜空,这是年轻人最喜欢的场景,但是其中蕴含的科学道理却很少有人思考.本题以烟花弹升空爆炸的情境命题,贴近学生生活实际,引导学生从物理学的视角去感悟生活中的问题,从中抽象出物理模型,寻找其中的内在规律及相互关系.烟花弹爆炸前后经历了一个一分为二的过程,前后两个过程的研究对象发生了变化,这种变化是由于爆炸这种内在的相互作用引起的,同时,爆炸还影响了运动形式的变化,爆炸时火药的化学能转化为弹片的机械能,要求考生能从物质观念、运动与相互作用观念、能量观念来分析这个过程.烟花弹的实际爆炸过程是复杂的,题中“火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分”(简化质量关系)、“爆炸时间极短”(作用过程符合动量守恒)、“不计空气阻力和火药的质量”(将运动过程简化为抛体运动),均是帮助学生在经验事实的基础上建构物理模型的抽象概括过程,学生可以运用所学规律对此现象综合分析、推理论证,这是对学生科学思维素养的考查.

【模型突破】

1.反冲运动

(1)一个静止的物体在内力作用下分裂为两个不同部分并且这两部分向相反方向运动的现象.

(2)反冲运动中,相互作用力一般较大,通常可以用动量守恒定律来处理.

(3)关键点:研究反冲运动的目的是找出反冲速度的规律,求反冲速度的关键是确定相互作用的物体系统和其中各物体相对地面的运动状态.

(4)实例:喷气式飞机、火箭、匀强磁场中静止原子核的衰变、人船模型(平均动量守恒)等.

2.爆炸:爆炸过程中的内力远大于外力,爆炸后各部分组成的系统总动量守恒.

(1)动量守恒:由于爆炸是在极短的时间内完成的,爆炸时物体间的相互作用力远远大于受到的外力,所以在爆炸过程中,系统的总动量守恒.

(2)动能增加:在爆炸过程中,由于有其他形式的能量(如化学能)转化为动能,所以爆炸后系统的总动能增加.

(3)位置不变:爆炸的时间极短,因而作用过程中物体运动的位移很小,一般可忽略不计,可以认为爆炸后仍然从爆炸时的位置以新的状态开始运动.

故对于爆炸、反冲类模型,一般作用时间均很短,内力远大于外力,故系统总动量守恒,要果断选用动量守恒定律解题.爆炸后两个新对象的末状态还要结合能量守恒定律来解决.

3.对于反冲运动的拓展模型———人船模型,人从船尾走到船头的整个过程中,每时刻系统都满足动量守恒,所以平均动量也守恒.根据平均速度,可以将公式中的速度转化为位移,从而找到位移与质量的关系.需要注意的是,无论速度还是位移必须相对于同一参考系,参考系一般选择地面.

【素养解读】

从“物理观念”的角度看,此题考查了学生的“运动与相互作用观念”,即牛顿运动定律和匀变速直线运动的规律以及动量守恒定律,这是高中物理的核心知识.从“科学思维”的角度看,该题的背景联系生活实际,需要学生对题中的汽车进行实体模型化,取汽车上一个点代替汽车的运动,要与实际问题结合,题中A、B 两车的取点位置不同,学生要从示意图中读懂这个信息,这考查学生通过实例提升构建模型的能力,这是高考命题的方向.


【素养解读】

本题以最新科技真空管道超高速列车的动力系统为命题背景,引导学生关注科技发展,认知科学本质,在认识科学、技术、社会、环境的基础上,发展探索自然的内在动力,这个角度体现物理素养中的科学态度与责任.题目主要提供了两种情境,第一种情境是通电金属棒在磁场中受到的安培力为列车提供动力,第二种情境是列车减速驶入等间距分布的匀强磁场,两金属棒与导轨所围回路内产生感应电流,受到的安培力为列车提供阻力,这是电路中金属棒与磁场相互作用的结果,考查了物理思维中的物质观念、运动与相互作用观念.第一种情境通过安培力做正功将电能直接转换成平动动能,第二种情境通过克服安培力做功将列车的机械能转化为线框中的电能,均体现了能量守恒的思想,这考查了物理思维中的能量观念.本题将实际复杂问题简化为物理模型,使学生认识到从现象到模型的抽象概括,要抓住现象背后的内在规律,抓住研究问题的主要因素.认识宏观列车通过导体棒和不可见物质磁场的相互作用产生动力或阻力,并且讨论要使列车停下来,前方至少需要多少块这样的有界磁场,在这里要运用动量定理来解决变力作用的问题,是分析综合、推理论证等方法在科学领域中的具体应用,考查了物理核心素养中的科学思维.



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