2017—2019理综卷中的动量考查论文_李书永, 黄明芳

四川省珙县第一高级中学校

摘要:动量是解决高中物理力学问题的一个基本观点、是高中物理学科内容整体性的重要体现、是落实物理学科素养的重要途径,在中学物理教学中占有极其重要地位,本文尝试从2017-2019全国理综三卷对动量的考查进行分析,从题目数量、研究对象、情景设计、能力要求等四个方面归纳考查特点,以期对中学物理教学有所启示。

关键词:理综三卷 动量 考查

2019年高考使用全国三卷(丙卷)的有云南、广西、贵州、四川、西藏等地区,本文尝试对三卷理综物理卷中动量的考查做一简要分析,以期对我们的中学物理动量教学有所裨益。

一、动量在中学物理教学中的地位

2017年教育部考试中心对普通高考考试大纲进行修订,将高中物理选修3-5(主要包括动量和原子物理学)纳入必考内容①,把动量在高中物理中的地位提高到了一个新的高度,对中学物理教学产生了深远影响。

(一)动量观点是解决高中物理力学问题的一个基本观点

打击、碰撞、反冲等是自然界的基本现象,一般是在极短时间内完成,并且是变力作用,物理学用动量的观点来描述这一基本现象,用动量定理和动量守恒定律分析解决这一力学问题,力的观点、动量观点、能量观点是解决力学问题的三个基本观点。

(二)动量是高中物理学科内容整体性的重要体现

高中物理中的动量主要包含动量定理和定理守恒定律,动量的概念不仅适用于宏观,也适用于微观,适用于实物粒子,也适用于电磁场,这些内容有助于拓展学生对物理学描述和解释世界方式的认识。动量守恒定律是关于自然界的一切物理过程的一条最基本的定律,是物理学中少数几个普适物理规律之一②,和能量守恒定律具有同等重要的地位。

(三)动量教学是落实物理学科素养的重要途径

高中物理课程标准从四个维度界定物理学科核心素养:物理观念(物质观念、运动与相互作用观念、能量观念及其应用等)、科学思维( 模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等)、科学探究(问题、猜想、证据、论证、交流与合作等)、科学态度与责任(科学本质、科学态度、社会责任等),动量就是解决物体间的相互作用规律,用动量的观点分析解决问题可以帮助学生形成正确的物理观念,培养学生的科学思维,提升学生的探究能力,进一步渗透科学本质,是提高学生物理核心素养的重要内容。

二、2017—2019全国三卷动量相关真题回顾

(一)2017年

20.一质量为2 kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示,则(非动量项略)

B.t=2 s时物块的动量大小为4 kg·m/s

C.t=3 s时物块的动量大小为5 kg·m/s

(二)2018年

21.如图,一平行板电容器连接在直流电源上,电容器的极板水平,两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反,使它们分别静止于电容器的上、下极板附近,与极板距离相等。现同时释放a、b,它们由静止开始运动,在随后的某时刻t,a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面,a、b间的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是(非动量项略)

D.在t时刻,a和b的动量大小相等

25.(20分)如图,在竖直平面内,一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切。BC为圆弧轨道的直径。O为圆心,OA和OB之间的夹角为α,sinα=3/5,一质量为m的小球沿水平轨道向右运动,经A点沿圆弧轨道通过C点,落至水平轨道;在整个过程中,除受到重力及轨道作用力外,小球还一直受到一水平恒力的作用,已知小球在C点所受合力的方向指向圆心,且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为g。求:(非动量项略)

(2)小球到达A点时动量的大小;

(三)2019年

19.如图,方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨,两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上。t=0时,棒ab以初速度v0向右滑动。运动过程中,ab、cd始终与导轨垂直并接触良好,两者速度分别用v1、v2表示,回路中的电流用I表示。下列图像中可能正确的是

25.(20分)静止在水平地面上的两小物块A、B,质量分别为mA=l.0 kg,mB=4.0 kg;两者之间有一被压缩的微型弹簧,A与其右侧的竖直墙壁距离l=1.0 m,如图所示。某时刻,将压缩的微型弹簧释放,使A、B瞬间分离,两物块获得的动能之和为Ek=10.0 J。释放后,A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。A、B与地面之间的动摩擦因数均为u=0.20。重力加速度取g=10 m/s²。A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。

(1)求弹簧释放后瞬间A、B速度的大小;

(2)物块A、B中的哪一个先停止?该物块刚停止时A与B之间的距离是多少?

(3)A和B都停止后,A与B之间的距离是多少?

三、2017—2019全国三卷动量考查特点分析

(一)题目数量由一到二,趋于稳定

2017年是对物理考试大纲进行修订,将选修3-5动量纳入必考的第一年,基于对全国中学物理动量教学的实际情况,动量考查只出现在一个选择题(20)中,随着中学教学对动量的适应和重视,2018、2019年动量的考题出现了两个(21、25;19、25),趋于稳定。

(二)研究对象由点到系,凸显本真

2017年只考查简单考查了单一物体(质点)的运动,2018年也是考查单一物体(质点)的运动,2019年考查了ab、cd双棒、A与B两个物体组成的系统在安培力相互作用力下的运动分析,系统动量守恒是用动量观点分析力学问题的重要方法,充分体现了相互作用下的系统动量特征。

(三)情景设计由明到暗,寓明于暗

2017年在动力学分析基础上,题目明面上要求直接求动量大小,2018也是在动力学分析基础上,题目明面上要求直接求动量大小,2019年题目明面上没有要求求动量,也没有出现“动量”两个字,但是19题却把动量的知识考点隐藏融合在了光滑导体棒ab、cd的“相互作用”过程中,20题把动量的考点隐藏融合在两小物块A、B的“碰撞”过程中,情景设计由明到暗,明暗结合。

(四)能力要求由低到高,逐年提升

1.2017年:教育部2017年对物理考试大纲进行修订后的第一年,2017年只简单考查了单一物体动量p=mv的计算。

2.2018年:考查单一物体动量p=mv的大小比较及计算,但情景较2017更趋于稍显复杂。

3.2019年:综合对系统动态分析、动量守恒、功能关系的考查,明显提高了能力要求!

(1)19题分析

考点:动量守恒定律,法拉第电磁感应定律。

分析:根据动量守恒定律分析最终的速度大小,根据受力情况确定速度变化情况;根据导体棒切割磁感应线产生的感应电动势大小和闭合电路的欧姆定律分析电流强度的变化。

解答:对AB选项,金属棒滑动过程中,ab、cd二者受到的安培力大小相等、方向相反,总合力为零,系统水平方向动量守恒,mv0=2mv,则v=v0/2,ab的速度逐渐减小,cd的速度逐渐增大,相对速度越来越小,最后为零,安培力逐渐减小、加速度逐渐减小到零,ab减速、cd加速过程是一个非匀变速过程,速度变化图线是曲线,不是直线,故A正确、B错误;对CD选项,设两根导体棒的总电阻为R,由于I=BL(v1−v2)/R,二者的速度之差越来越小,最后速度之差为0,则感应电流越来越小,最后为零,故C正确、D错误。故选:AC。

思维点金:本题是典型的双棒模型。整体考虑,两导体棒受到的安培力大小相等、方向相反,它们两者通过安培力间接相互作用,系统动量守恒。两棒速度变化→感应电流变化→安培力变化→加速度变化→速度新变化率,直至两棒达共同速度、感应电流为零,成为一个稳定状态。

(2)20题分析

考点:牛顿第二定律,动量守恒定律,动能定理

分析:A与B分离的过程中二者的动量守恒,由动量守恒定律结合功能关系即可求出分离后的速度;由动量定理即可分别求出停止的时间,由动量定理求出其中的一个停止运动时另一个的速度。

解答(动量)要点:

①弹簧释放瞬间A和B系统,由动量守恒 和功能关系

②A与墙发生弹性碰撞,碰撞后A将向左运动,碰撞并不改变A的速度大。

③A与B将发生碰撞,动量守恒定律与机械能守恒定律有

四、启示

从2017-2019近三年全国三卷理综物理对动量的考查可以看出,正是因为动量在物理学中的重要地位,在培养学生物理学科素养、落实立德树人方面的重要作用,物理高考加强了对动量的考查力度,动量定理、动量守恒定律、动量和能量的综合必将成为今后物理高考的高频考点之一,也必将对中学物理教学产生深远影响。

参考文献:

①教育部考试中心《关于2017年普通高考考试大纲修订内容的通知》教试中心函[2016]179号

②赵 坚、马亚鹏,《怎样看待和应对将物理选修3-5纳入高考必考》,百度文库,2016.10.11

论文作者:李书永, 黄明芳

论文发表刊物:《教育学文摘》2019年第08期

论文发表时间:2019/10/16

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2017—2019理综卷中的动量考查论文_李书永, 黄明芳
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