高考物理力学试题分析

1高考物理力学试题分析何宗赛（红河州个旧市第二中学661000）摘要：分析了近年来全国高考第二卷物理的力学试题，可以了解高考力学试题的题型变化、考查重点和命题变化趋势，提前了解高考动向。通过分析结果，可以知道力学在高考中是重点和难点。关键词:高考；物理试题；力学；分析1引言高考物理改革仍在继续，改革的步伐也在加快，但改革仍将坚持稳步推进。所遵循的规律是：“稳中有变，变中求新”。作为一名将来的物理教师，就应该认识高考物理，了解高考物理。尤其是力学部分，既有延时的价值，也有及时的价值。高考是合格的高中毕业生和具有同等学历的考生参加的选拨性考试。从2003年起，高考实行“3+X”考试，对于理科生来讲，“3+X”即为语文、数学、英语及理科综[1]合。其中理科综合包括物理、化学、生物，物理学科的考试在理科综合中占120分，物理的成败关键又在于力学部分。在每年高考中，力学部分占物理全卷的50%左右，该部分知识主要考查考生的理解能力、推理能力、应用数学处理物理问题的能力，它是高考的重点、热点和难点。高考力学改革是一个渐变的过程，变化是理所当然的，然而稳定却是主旋[2]律。通过对高考物理力学试题进行分析与研究，可以为高考物理力学的复习策略提供一定依据，并预测高考力学的命题趋势。2近年来高考力学试题分析从2003年起，全国统一高考，就对文，理科实行了“大综合”考试。理科综合试卷由物理，化学，生物三门组成。总分为300分。其中，物理占120分，化学占110分，生物占70分。对于物理，几年来，它稳步在“813”的结构上（即高考物理试题由8道选择，1道实验题和3道计算题组[3])。在物理试题中，热学，光学，原子物理等内容均仅在选择题中出现，并且每一部分最多为两题，共12分。其中力学，电磁学，及力学和电磁学的综合题几乎占整个物理分数的85%-90%，力学部分所占的分数又居于首位。力学是整个中学物理的基础和核心，历年高考中，力学分值所占比例较重，并有逐年提高比例的趋势，压轴大题大多为力学问题或与力学紧密联系的问题。力学可以归纳为三个知识体系，即静力学、运动学和动力学。其中静力学包括力、物体的平衡以及力的一般规律。运动学包括直线运动、曲线运动、机械振动和机械波三个板块。2动力学包括牛顿定律、冲量和动量、功和能三部[4]分。三个体系是整个中学物理以及高考考查的重中之重，下面通过分析高考试题来说明它的难点和重点。2.1静力学试题分析该部分内容一般以选择题、填空题的形式考查。考查方式有两种:单独考查和与其他板块综合考查,考查热点是物体的受力分析和平衡条件的应用。例:2008年理科综合(全国卷二)第16题(6分)如图2-1,一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑,A与B的接触面光滑。已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍，斜面倾角为，B与斜面之间的动摩擦因数是（)A.23tanB.23cotC.tanD.cot图2-1分析：本题考查考生正确选择研究对象、受力分析、理解力和运动的关系解析：设B对斜面之间的动摩擦因素为，A和B质量均为m，A和B紧挨着斜面上匀速下滑的过程中，A和B组成的系统处于平衡态，即有：3mgcos=2sinmg。所以，=23tan，故选项A正确。2.2运动学试题分析2.2.1直线运动试题分析直线运动是高中物理的基础，也是学好物理的第一步。作为基础，是高考物理中的内容之一，但并不是难点。高考中，常常以这些知识来解决实际生活问题，且常在牛顿运动定律，能量守恒定律，动量定理及动量守恒定律等内容中考查该部分的知识。例：2009年理科综合（全国卷二）第15题（6分）两物体甲和乙在同一直线上运动，它们在0～0.4s时间内的v-t图象如图所示。若仅在两物体之间存在相互作用，则物体甲与乙的质量之比和图中时间t1分别为A．13和0.30sB．3和0.30sC．13和0.28sD．3和0.28s【解析】本题考查图象问题.根据速度图象的特点可知甲做匀加速,乙做匀减速.根据tva得乙甲aa3,根据牛AB3顿第二定律有乙甲mFmF31,得3乙甲mm,由tsma4.01/104.042乙,得t=0.3s,B正确.2.2.2曲线运动试题分析曲线运动试题也是高考力学试题的一大热点，并且是必考内容。其中，抛体运动多出现在带电粒子在电场中的运动，机械能守恒定律中。匀速圆周运动，向心力，向心加速度等内容，大多出现在万有引力定律及其在天文学上的应用，以及带电粒子在磁场中的运动。曲线运动这一部分的知识点，几乎是物理学中的纽带，将力学和电磁学统一起来。纵观2004—2010年近七年的高考物理力学试题，以万有引力定律及其在天文学上的应用为知识点的试题几乎在每一份试卷中都出现，它有计算题和选择题两种题型。考查的知识不多，但是比较灵活。例：2005年理科综合（全国卷二）第18题（6分）已知引力常量G，月球中心到地球中心的距离R和月球绕地球运行的周期T。仅用这三个数据，可以计算出的物理量有（）A.月球的质量B.地球的质量C.地球的半径D.月球绕地球运行速度的大小分析：本题考查了万有引力定律，牛顿第二定律。考生建立正确的物理模型找准向心力的来源是解题的关键，同时考查了万有引力定律公式中各物理量的含义。解析：有牛顿第二定律可知，月地间相互作用的万有引力是提供月球绕地球做圆周运动的向心力；由2122224mmFGmRRT，可以求出地球的质量，不能求出月球的质量，R是月地间的距离，地球的半径也不可能求出。由2RvT可知能求出月球绕地球的运行的速度大小，故BD正确。2.2.3机械振动和机械波试题分析该部分试题是历年高考必考的内容，一般以选择题的形式出现，分值为6分，但是涉及的内容广，它可以考查力学中的单摆，电学中的电流、电压的变化等内容。但旨在考查机械振动和机械波中的一些基本概念：振幅、周期、频率、波长等内容。高考力学试题中，在学生已有的物理、数学知识基础上，此题并不是难题，可以说是易得分的。例：2007年理科综合(全国卷二)第15题(6分)一列横波在x轴上传播,在x=0和x=1cm的两点的振动图线,分别如图2—3中实线与虚线所示.可以得出:()4图2-3A.波长一定是4cmB.周期一定是4sC.波的振幅一定是2cmD.波的传播速度一定是1cm/s分析:本题考查的是机械振动和机械波的基础知识—振幅、周期、波长、波速等概念及振动的特点—具有周期性。解析:从图形上可以看出振幅A=2cm.所以C选项正确；根据振动图象可以读出振动周期T=4s,故B选项也正确。根据图中所给的图象无法得到波长(或波速),也就无法根据vT得到波速（或波长）。故A、D选项错误。经分析:本题的正确答案为B,C。2.3动力学试题分析2.3.1牛顿定律试题分析该部分知识在高考物理力学中是重点考查的内容之一,其中用整体法和隔离法处理牛顿第二定律,牛顿第二定律与静力学、运动学的综合问题、万有引力定律的应用,物体平衡条件等都是高考的热点。对这部分内容的考查非常灵活,选择、填空、实验、计算等题型均可以考查。同时,对万有引力定律的应用考查几乎是每卷必考,每年必考。例:2006年理科综合（全国卷二)第24题（19分）一个质量为m=40kg的小孩站在电梯内的体重计上。电梯从t=0时刻由静止开始上升，在0到6s内体重计的示数F的变化如图2—4所示。试问，在这段时间内电梯上升的高度是多少？（取重力加速度210smg）图2—4分析：该题考查的是超重与失重，牛顿第二定律及匀变速运动规律等知识的应用，同时也考查考生分析图形，理解图形的物理过程及物理意义的能力，是典型的牛顿运动定律和运动学综合的试题。ts654321440FN40032010005解析：因为kgm40,所以重力：G=mg=400N……………………（2-1）由图可知：在0-2s内，体重计示数为:NN4401。所以，由牛顿第二定律有：1Nmgma………（2-2）解得：211ams………………………（2-3）故电梯上升的高度:211122hatm……………………（2-4）在2-5s内，体重计的示数为:2N=400N022mamgN。此时，小孩匀速上升：smtavv21112…………………（2-5）mtvh6222………………………（2-6）在5-6s内，体重计的示数为:3N=320N33maNmg……………………（2-7）此时,小孩做匀减速上升.解（2-7）得232sma…………………（2-8）所以mtatvh121233323……………（2-9）故上升的总高度:321hhhh=261=m92.3.2冲量和动量试题分析冲量和动量试题也是高考的重点内容之一，它常常涉及到碰撞、爆炸、反冲等内容。但通常不单独考查，而是常和能量及能量守恒定律一起出现在考题中。在高考力学中有着非常重要的作用，大多以计算题的形式出现，下面通过分析高考试题来体现它。例:2007年理科综合（全国卷二）第24题（19分）用放射源钋的射线轰击铍时，能发射出一种穿透力极强的中性射线。这就是所谓的“铍辐射”。1932年，查德威克用铍“辐射”分别照射（轰击）氢和氮核（它们可视为处于静止状态）。测得照射后顺铍“辐射”方向高速运动的氢核和氮核的速度之比为7.0。查德威克假设铍“辐射”是由一种质量不为零的中性粒子构成的,从而通过上述实验在历史上首次发现中子。假定铍“辐射”中的中性粒子与氢或氮发生弹性正碰,试在不考虑相对论效6应的条件下计算构成铍“辐射”中的中性粒子的质量。(质量用原子质量单位u表示,1u相当与一个12C原子质量的十二分之一。取氢和氮核的质量分别1.0u和14u)。分析:该题看似是原子物理的内容,其实质只是以原子物理方面为背景材料,考查力学中的弹性碰撞问题:动量定理及动量守恒定律、能量及能量守恒定律的内容。同时，由于介绍性的知识比较多，考生应从信息中快速选出与题目有关的内容而忽略那些次要的信息。例如，本题中，考生只需抓住氢核和氮核的速度之比为7.0，中性粒子与氢核或氮核发生正碰，它们的质量分别为1.0ｕ和14ｕ即可解决问题。解析：设构成铍“辐射”的中性粒子的速度分别为m和v,氢核的质量为Hm，构成铍“辐射”的中性粒子与氢核发生正碰，碰后两粒子的速度分别为v和Hv。由动量守恒定律与能量守恒定律得：HHmvmvmv…………………（2-10）222111222HHmvmvmv……………（2-11）解得:2HHmvvmm………………（2-12）同理，对质量为Nm氮核，其碰撞后的速度为：2NNmvvmm…………………………（2-13）由（2-12）（2-13）式解得:NNHHHNmvmvmvv………………（2-14）根据题意可知：7.0HNvV………………（2-15）；将上式与题给数据代入式（2-14）得：m＝1.2ｕ。2.3.3功和能试题分析本部分试题内容是高考力学的又一大重点、热点，在该部分试题中可以考查运动学，牛顿运动定律方面的知识。由于功和能是状态量，不关心具体的物理过程，只关心初、末状态。因此，运用它来解决问题往往比运用牛顿运动定律更方便、简洁。同时，该部分内容常常与动量定理中的碰撞、爆炸、弹簧等问题，甚至是电磁学中的“能量”问题联系在一起，具有较强的综合性和灵活性。高考中，可以选择，计算的形式考查。例：2005年理科综合（全国卷二）第23题（16分）7如图2—5所示，在水平桌面的边角处有一光滑的定滑轮K，一条不可伸长的轻绳绕过K分别与物块A、B相连，A、B的质量分别为Am、Bm。开始时系统处于静止状态，现用一水平恒力F拉物块A,使物块B上升，已知当B上升距离为h时，B的速度为v。求此过程中物块A克服摩擦力所做的功，重力加速度为g。分析：本题考查了重力势能、动能、功能关系，是一道典型的考查功和能的试题，具有较强的代表性。解析：依题意，在此过程中，B的重力势能的增量为：pBEmgh…………………（2-16）A、B动能的增量为：