试论#39;97高考物理试题中有关圆周运动的考核，本文主要内容关键词为：圆周运动论文,试论论文,物理试题论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1997年高考物理试题有关圆周运动内容的考核共有5道，计第四大题的全部4道题和第五大题第24题，从题量上看占全部26道题的19.2%，从赋分值看占全卷150分的20.7%，这是恢复高考以来共21届高考试题所绝无仅有的，因此，有必要对5道圆周运动试题的命题特点、解题技巧以及能力考查的设计作些评析。
一、命题特点
5道题从不同角度创设情境，设问的方式也不尽相同，但突出了考查重点，其特点是：
1.突出了牛顿第二定律和能量守恒定律的考查
各题几乎都要对运动质点（物体）进行受力分析，然后运用力的合成求合力，再运用有关圆周运动的知识求向心力。对于匀速率圆周运动和竖直平面内圆周运动的最高点与最低点的求解都由合力大小等于物体所需要的向心力，按牛顿第二定律列式解答，这实际上重点考查了牛顿第二定律在圆周运动中的应用。
对于第24题和第21题更重点考查了能量守恒定律在圆周运动中的应用。上述两者均是力学中的重中之重，不过是借助于圆周运动这一载体加以考察的。
当然5道题中所需向心力的提供是由浅入深的，第18-20三题均是单个力提供向心力，只涉及到匀速率圆周运动，第21、24题都是竖直平面内的圆周运动，而且由2-3个力的合力或合力的法向分量提供向心力。
2.多角度创设情境，设问方式灵活多样
第18题是正离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，是洛仑兹力提供向心力，要对所给物理事实进行逻辑推理，才能求出离子在x轴和y轴到达的最大距离。
第19题是带电质点在点电荷电场中做匀速圆周运动，是库仑力提供向心力。这道题要具休问题具体分析，弄清带电质点究竟处于什么情境，才能运用有关规律求解。
第20题是月球在地球重力场中做匀速圆周运动，是万有引力提供向心力，但在求解中似乎少了些条件，要运用有关规律挖掘题意，而且是作估算，要决定取舍，作近似运算。
第21题是小球在内壁光滑的环形细管中做竖直平面内的圆周运动，是小球所受重力和管壁对小球的弹力的合力（最高点和最低点）提供向心力，要根据题设条件列出关系式。
第24题是一个系在线上的带电小球在电场和重力场组成的复合场中做类似竖直平面内的圆周运动，要把一个复杂问题分解为若干较简单的问题，分过程处理，特别要运用能量守恒规律综合解题。
二、解题技巧及能力考查设计
命题有特色决定了解题时除有一般的逻辑推理外，还有一定的技巧，使每道题在考查某项具体知识的同时，又考查了学生的能力。可以说五道题较为广泛地考查了除实验能力外的四种能力，能力考查的设计是具有匠心的，既体现了各道题有不同的考查能力的内涵和要求，又使四种能力合理地、交错地渗透在各道题中，下面分别进行评析。
第18题，如图1，在x轴上方(y≥0)存在着垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，在原点o处有一离子源向x轴上方的各个方向发射出质量为m，带电量为q的正离子，速率都是v，对那些在xy平面内运动的离子，在磁场中可能到达的最大x=___，最大y=____。
该题首先要确定正离子在xy平面内的磁场中受到洛仑兹力而做匀速圆周运动，由
设v跟x轴成θ角，由图1易得
所以，当v跟x轴负方向相同，θ=0°时，该方向射出的离子到达最大y=2mv/Bq，同理，当v跟y轴相同，θ=90°时，该方向射出的离子到达最大x=2mv/Bq。该题考查了理解和推理能力，且用到简单的三角函数知识。
第19题 质量为m、电量为q的质点，在静电力作用下的恒定速率沿圆孤从A点运动到B点，其速度方向改变的角度为θ（孤度），AB弧长为s，求A、B两点电势差U[，A]-U[，B]，AB弧中点的场强大小E=___。
该题给出的物理情境是隐含的，带电质点究境在什么场中运动，需根据所给物理事实（质点在电场中做匀速率圆周运动）论证出该电场为点电荷电场，并根据题意作出图2示意图。于是可立即判断A、B电势差为零（等势面），弧AB各点场强大小相等，由电场力提供向心力，由
本题较好地考查了理解推理能力及分析综合能力。
第20题 已知地球半径约为6.4×10[6]m，又知月球绕地球的运动可近似看作匀速圆周运动，要求估算月球到地心的距离，结果只要保留一位有效数字。
该题提供的情境是清晰的：月球绕地球做匀速圆周运动，地球对月球的引力提供向心力有2mv/Bq。
但是上式中，各量均为未知量（G为引力常量，一般不要求记忆），已知量地球半径R[，0]跟各量似乎没有直接关系，似缺少条件，需挖掘隐含条件，并根据已有知识和所给物理事实、条件，对问题进行逻辑推理和论证。
不知道地球质量，不记得引力常量怎么办？可从地面上物体的重力着手，即
不知道月球运行速度怎么办？可由下式解决：v=2πR/T。
上述三式联列解得
本题是估算题，所以各量具体取值时，可取近似值，因评分标准要求，只要数量级正确就给分，这样运算大为简化：
。
本题同样考查到三种能力以及近似计算。
第21题 如图3所示，一内壁光滑的环形细圆管，位于竖直平面内，环的半径为R（比细管的半径大得多），在圆管中有两个直径与细管内经相同的小球A、B，质量分别为m[，1]、m[，2]，沿环形管顺时针运动，经过最低点时的速度都为v[，0]。当A球运动到最低点时，B球恰到最高点，若要此时作用于圆管的合力为零，那么m[，1]、m[，2]、R和v[，0]应满足关系式是＿＿＿。
本题给出的物理情境是两球在竖直平面内做圆周运动，当然是非匀速率的，提供向心力的是小球重力利管壁的弹力，只有在最高点和最低点时，两力在一直线上，合力和向心加速度关系遵循牛顿第二定律，本题涉及三个物体，需用隔离法求解。此外，球从最低点运动到最高点时，遵循机械能守恒定律：
本题要求独立地对具体问题进行具体分析，要较为熟练地把一个复杂问题分解为若干较简单的问题，找出它们之间的联系，显然主要考查了分析、综合能力。
第24题是一道计算题，如图4，在方向水平的匀强电场中，一不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为m的带电小球，另一端固定于O点，把小球拉起直至细线与场强平行，然后无初速释放，已知小球摆到最低点的另一侧，线与竖直方向的最大夹角为θ，求小球经过最低点时细线对小球的拉力。
本题给出的情境较前复杂，一个用线系住的带电小球在水平方向的匀强电场和重力场作用下运动，带电小球在水平向右的电场力和竖直向下的重力以及细线拉力三个力的作用下摆动，但摆动亦属部分圆周运动，因此求解过程仍可按竖直平面上的圆周运动规律着手进行，带电小球在各位置（各时刻）的速度关系可运用能量守恒（实质上是包括电势能在内的机械能守恒）求解。
命题组给出的标准答案将本题物理过程分两个过程，三个状态分析求解。从A→B：重力势能的减少等于电势能增加；从A→B：动能的增加等于重力势能减少值减去电势能的增加；对C状态，对小球运用牛顿第二定律，拉力和重力的合力提供向心力（此时，电场力水平向右）。
本题将物理过程分解处理，突出运用了能量（电势能、重力势能和动能）守恒规律，体现了分析综合能力的考查。
总之，五道题都以圆周运动为载体，涉及知识面较为广泛，计有牛顿第二定律、牛顿第三定律、机械能守恒；有关匀速率圆周运动的概念、万有引力定律、物体受力分析、力的合成、真空中的库仑定律、点电荷电场、电势能、电势差、等势面、磁场对运动电荷的作用、洛仑兹力、带电粒子在匀强磁场中的圆周运动等15个知识点，而且较为灵活地考查了四种能力，各题所设情境并不雷同，但都不怪癖，且设问角度不同，容易使学生进入角色，正常发挥水平，各题似乎都有一个向心力的主线相串连，似有“专题”考核的感觉，跟目前高考复习中的流行的“专题”复习也较接轨，这种“绝无仅有”的命题方式，堪为1997年高考试题中的一大特色。
三、一点陋见
前面肯定了专题考核方式的一些特点和长处，但事物是一分为二的，这种专题考核有其不足之处，应少用为宜。
1.考查范围太狭隘 整个高中物理考查的知识内容有103个，可以命题的范围很广，何必一定要借助圆周运动的这个载体呢，特别四道填空题，全部局限在圆周运动这个天地里，不易考查学生的知识面是否宽广，知识之间的迁移是否畅通。假如四道圆周运动的题分解在单选、多选各类题中，狭隘感可能要少些，但也有过多之嫌。
2.考查能力太机械 不论题设情境各异，四种能力考查各有体现，但五道题各种能力的考查都是落脚于用牛顿第二定律布列方程，思路比较单一、机械，不容易选拔能力突出、思路独特的考生。
3.对日常物理教学易造成误导 高考是指挥棒，“专题考查”必然使方兴未艾的“专题复习”向高层次拔高，而且容易造成猜题、押题，偏向更加激化，今年“圆周运动”专题，明年会不会斜面专题，叠加体专题，予弹射木头专题，粒子在电磁场中运动专题等。
4.对部分试题的商榷有些试题设计欠周密、不按照题设条件，照样可以得出正确结果，如第20题，估算月球到地心的距离，有的考生在初中物理学习时就有这样一道题可得到4×10[8]m的结果，题目是：向月球发射电磁波并返回地面共需2.56s，求月球跟地球的距离。建议该题多加一空，选填R的文字式
，以防止钻空子。
第24题，一线系带电小球在电场和重力场的复合场中运动，图5中的C点实际上不是带电小球在复合场中的最低点，命题时，把小球在重力场中的最低点一样移到本题所处的情境中。因为在重力场中的最低点，质点的速度最大，而本题中小球速度最大的点不是C点。
事实上，带电小球在复合场中摆动，平衡位置在D点，该点为最低点，运用复合场的观点也能求解本题，从角度关系有
