高考物理载体归类例析与展望，本文主要内容关键词为：载体论文,物理论文，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。
所谓物理载体就是由两个或两个以上知识点关联在一起的中心装置或器件。回眸历年的高考以物理载体命题真是俯拾皆是，为何物理载体会受到高考命题专家的如此“宠爱”呢？究其原因，不难发现高考物理载体具有显著特点：关联物理中力与能的两条主干线，涵盖知识点广，凸现“恒变交替”“临界”“隐含”等诸多重点与难点问题，能够实现多角度、全面考查学生对知识的理解与综合应用分析的能力。因此，无怪乎高考物理载体年年都有，经久不衰；也无怪乎考生总是叫难了。笔者结合历年的高考经典大题归类例析物理载体问题，以求抛砖引玉并展望2007年的高考。
一、弹簧载体
1.在水平面上的弹簧
例1 (2000·全国·22)在原子核物理中，研究核子与核子关联的最有效途径是“双电荷交换反应”。这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似。两个小球A、B用轻质弹簧相连，在光滑的水平轨道上处于静止状态。在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P，右边有一小球C沿轨道以速度
射向B球，如图1所示。C与B发生碰撞并立即结成一个整体D。在它们继续向左运动的过程中，当弹簧长度变到最短时，长度突然被锁定，不再改变。然后A球与挡板P碰撞，碰后A、D都静止不动，A与P接触而且不粘连，过一段时间，突然解除锁定 （锁定及解锁定均无机械能损失）。已知A、B、C三球的质量均为m。求：
(1)弹簧长度刚被锁定后 A球的速度。
(2)在A球离开挡板P之后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能。
图1
B不再上升，表示此时A和C的速度为零，C已降到其最低点，由机械能守恒得弹簧的弹性势能增加（相对初始状态）等于重力势能的减少：
图3
3.在斜面上的弹簧
例3 （2005·高考全国理综Ⅲ）如图3所示，在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B，它们的质量分别为
，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板。系统处于静止状态。现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，求物块B刚要离开C时物块A的加速度a从开始到此时物块A的位移d。（重力加速度为g）
点拨 弹簧载体的特征是以弹力的变化为依托关联两个或两个以上物体，以隐含的弹性势能为桥梁关联对应的两个位置，只要以跟踪分析为解题的灵魂，抓住临界、隐含、瞬间等特征运用动量观点、能量观点、牛顿定律等就可迎刃而解。展望：以弹簧载体设计圆周运动、平抛运动和振动的新题型。
二、传送带载体
1.水平面上的传送带
例4 （2006·高考·江西）一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ。初始时，传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度
开始运动，当其速度达到后，便以此速度做匀速运动。经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度。
解析 要求黑色痕迹的长度，只要求出传送带相对煤块的位移大小。可构建两者的v-t图，由静止到达共速的过程，求出图中阴影面积值即为黑色痕迹的长度，如图4所示。
2.斜面上的传送带
例5 （2007·江西模拟）如图5所示，传送带与地面倾角θ=37°，在B端有一固定悬离传送带的弹性挡板P，从A到B的长度为l=16m，传送带以v =10m/s的速度始终逆时针转动，在A处无初速释放一质量为m=0.5kg的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5，求：
(1)物体从A运动到B所需的时间和留下的痕迹长度？
(2)要使物体碰后不会从传送带上飞出，传送带至少要多长？（
，不计滑轮大小）
(2)物体和P碰后无机械能损失，以v向上做匀减速运动直至速度为零，然后又会向下加速运动和挡板碰撞，如此反复下去。由于物体向上运动时所受动摩擦力方向仍向下，由动量定理得
3.水平面与斜面连接的传送带
例6 (2003·高考·江西·34)一传送带装置示意如图6所示，其中传送带经过AB区域时是水平的，经过BC区域时变为圆弧形（圆弧由光滑模板形成，未画出）经过CD区域时是倾斜的，AB和CD都与BC相切，现将大量的质量均为m的小货箱一个一个在A处无初速地放到传送带上，经传送带运送到D处，D和A的高度差为h。稳定工作时传送带速度不变，CD段上各箱等距排列，相邻两箱的距离为L。每个箱子在A处投放后，在到达B之前已经相对于传送带静止，且以后也不再滑动（忽略经 BC段时的微小滑动）。已知在一段相当长的时间T内，共运送小货箱的数目为N。这装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦。求电动机的平均输出功率
。
图6
解析 对一个小货箱，先在水平部分匀加速到和传送带等速v再在倾斜部分一起和传送带匀速到 D。电动机要做的功：一要使之增加动能
，二要增加势能
，三要使小货箱和传送带摩擦发热增加内能Q，即由动能定理得
点拨 传送带载体的特征是以摩擦力的变化为依托关联两个或两个以上物体，以隐含动、静摩擦力的转换为纽带关联传送带和物体的相对运动，只要跟踪分析传送带施给物体的摩擦力，抓住临界、隐含、相对运动等特征运用动量观点、能量观点、牛顿定律、运动学规律等就可迎刃而解，展望：以传送带载体设计变速传送、平抛运动、往复运动等新题型。
三、电容器载体
1.带电粒子穿过电容器——类平抛运动
(1)设圆盘不转动，细光束通过b照射到
上，求电子到达屏S上时，它离O点的距离y（计算结果保留两位有效数字）。(2)设转盘按图7中箭头方向匀速转动，每3秒转一圈。取光束照在a、b分界处时t=0，试在图8给出的坐标纸上，画出电子到达屏S上时，它离O点的距离y随时间t的变化图线（0～6s间）。要求在y轴上标出图线最高点与最低点的值。
图8
解析 (1)设电容器C两板间的电压为U，电场强度大小为E，电子在极板间穿行时y方向上的加速度大小为a，穿过C的时间为
，穿出时电子偏转的距离为
，则有
2.带电粒子在电容器内——匀变速直线运动
例8 （2006年高考·江西）有个演示实验，在上下面都是金属板的玻璃盒内，放了许多用锡箔纸揉成的小球，当上下板间加上电压后，小球就上下不停跳动。现取以下简化模型进行定量研究。如图10所示，电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置，相距为d，与电动势为ε、内阻可不计的电源相连。设两板之间只有一个质量为m的导电小球，小球可视为质点。已知：若小球与极板发生碰撞，则碰撞后小球的速度立即变为零，带电状态也立即改变，改变后，小球所带电荷符号与该极板相同，电量为极板电量的α倍（α≤1）。不计带电小球对极板间电场的影响。重力加速度为g。
(1)欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动，电动势ε至少应大于多少？
图10
(2)设上述条件已满足，在较长的时间间隔T内做了很多次往返运动。求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量。
解析 (1)用Q表示极板电荷量的大小，q表示碰后小球电荷量的大小。要使小球能不停地往返运动，小球所受的电场力至少应大于重力，即
小球往返一次通过电源的电量为2q，在T时间内通过电源的总电量Q'=2qn⑩
点拨 电容器载体的特征是以电场力的变化为依托关联两个或多个物体，以隐含能否穿过电容器和在其中的电场力大小为突破，只要跟踪分析带电粒子在不同电场（往往加在其上的电压是周期性变化的），抓住临界、隐含、超短时间（粒子穿过电场的时间《电压变化周期》内为恒电场等特征运用动量观点、能量观点、牛顿定律、运动学规律等就可迎刃而解。展望：以电容器载体设计电磁场叠加的直线、曲线运动等新题型。
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