許弟余 許友文 王長江
2007年四川卷物理壓軸題題目為:
目前,滑板運動受到青少年的追捧。如圖1所示是某滑板運動員在一次表演時的一部分賽道在豎直平面內(nèi)的示意圖,賽道光滑,F(xiàn)GI為圓弧賽道,半徑R=6.5m,G為最低點并與水平賽道BC位于同一水平面,KA、DE平臺的高度都為h=1.8m。B、C、F處平滑連接.滑板a和b的質(zhì)量均為m,m=5kg,運動員質(zhì)量為M,M=45kg。
表演開始,運動員站在滑板b上,先讓滑板a從A點靜止下滑,t1=0.1s后再與b板一起從A點靜止下滑?;螧C賽道后,運動員從b板跳到同方向運動的a板上,在空中運動的時間t2=0.6s(水平方向是勻速運動)。運動員與a板一起沿CD賽道上滑后沖出賽道,落在EF賽道的P點,沿賽道滑行,經(jīng)過G點時,運動員受到的支持力N=742.5N。(滑板和運動員的所有運動都在同一豎直平面內(nèi),計算時滑板和運動員都看作質(zhì)點,取g=10m/s2)
⑴ 滑到G點時,運動員的速度是多大?
⑵ 運動員跳上滑板a后,在BC賽道上與滑板a共同運動的速度是多大?
⑶ 從表演開始到運動員滑至I的過程中,系統(tǒng)的機械能改變了多少?
原解(略)
點評
1 該題符合基礎教育新課程改革“從生活走向物理,從物理走向社會”的基本理念
以受到青少年追捧的滑板運動這個生活實例設計題目,考察學生的理解能力、推理能力、分析綜合能力和應用數(shù)學知識處理物理問題的能力,著重考察了考生運用物理知識解決實際問題的能力.實現(xiàn)了從考察結(jié)論向考察認識過程的轉(zhuǎn)變。
2 該題的設問由淺入深,難度逐漸增大,符合考生的認知規(guī)律
第⑴問,根據(jù)圓周運動的規(guī)律,運用牛頓第二定律求解,這是一般考生都能解決的問題。第⑵問,涉及機械能守恒定律、勻速直線運動規(guī)律、追及問題、動量守恒定律,難度加大.第⑶問,涉及能量轉(zhuǎn)化與守恒定律,難度最大。
3 該題的數(shù)據(jù)設計巧妙,計算量不大
4 該題知識覆蓋面大,綜合性很強,幾乎囊括了全部力學知識,還包括了部分熱學知識
高中物理的力學部分共10章,除去第六章萬有引力定律、第十章機械波,該題包括了其余8章的內(nèi)容:力、直線運動、牛頓運動定律、物體的平衡、曲線運動、機械能、動量、機械振動。另外此題還涉及了化學能向機械能的轉(zhuǎn)化,這一點是教學中容易忽視的問題。
5 系統(tǒng)機械能的改變
從表演開始到運動員滑至I的全過程,有兩次能量損失,一次是運動員由滑板b跳到滑板a上,與滑板a以共同的速度v運動,屬于完全非彈性碰撞,有能量損失,以下用ΔE1表示;另一次是運動員與a板一起沿CD賽道上滑后沖出賽道,落在EF賽道的P點,與P點碰撞,有能量損失,以下用ΔE2表示。那么,題目中第⑶問求出系統(tǒng)增加的機械能從何而來呢?來源于運動員蹬離滑板b的過程中,運動員將化學能轉(zhuǎn)化為動能,以下用ΔE3表示。