高考試題中拋體運(yùn)動(dòng)問題的分析

侯方

摘 ? ?要： 物理科學(xué)思維方法是物理科學(xué)方法中一種很重要的方法，高考物理試題在對(duì)學(xué)生能力的考察方面，著重考察學(xué)生的物理思維方法。作者通過對(duì)近兩年江蘇與上海兩地的高考物理試題中拋體運(yùn)動(dòng)問題的分析，提煉出試題主要考查了哪些重要的科學(xué)思維方法，以希冀對(duì)新課程標(biāo)準(zhǔn)下的物理教學(xué)、高考物理復(fù)習(xí)起到一定的作用。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)思維方法 ? ?高考試題 ? ?拋體運(yùn)動(dòng)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》在評(píng)價(jià)內(nèi)容中指出：“評(píng)價(jià)中，應(yīng)當(dāng)關(guān)注學(xué)生對(duì)概念、原理、規(guī)律的理解和應(yīng)用，提高物理實(shí)驗(yàn)的基本技能，對(duì)物理學(xué)基本思想和觀點(diǎn)的了解等。測(cè)驗(yàn)和考試命題應(yīng)該注重理解和應(yīng)用，應(yīng)重視評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)探究能力，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ治龊徒鉀Q問題的能力，應(yīng)用物理學(xué)研究方法、數(shù)學(xué)工具的能力。”新課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來，各地高考物理試題始終堅(jiān)持以能力立意為主，把能力的考核放在首位。在能力考核方面，把考查學(xué)生對(duì)物理學(xué)思想和方法的理解作為鑒別學(xué)生能力的一個(gè)重要方面。筆者通過對(duì)近兩年江蘇與上海兩地的高考物理試題中拋體運(yùn)動(dòng)問題的分析，找出試題主要考查了哪些重要的物理科學(xué)思維方法，以希冀對(duì)新課程標(biāo)準(zhǔn)下的高中物理教學(xué)及高考物理復(fù)習(xí)起到一定的作用。

題例1.（2012年上海高考題）如圖，斜面上a、b、c三點(diǎn)等距，小球從a點(diǎn)正上方O點(diǎn)拋出，做初速為v的平拋運(yùn)動(dòng)，恰落在b點(diǎn)。若小球初速變?yōu)関，其落點(diǎn)位于c，則

解析：假設(shè)小球第二次落在c點(diǎn)，則其水平位移變?yōu)樵瓉淼?倍;再假設(shè)小球第二次運(yùn)動(dòng)時(shí)間與第一次相等，則初速度變?yōu)樵瓉淼?倍，但由于落到c點(diǎn)時(shí)比落到b點(diǎn)時(shí)，下落高度變大，由h=gt/2可知，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng)，因此初速度小于2v。

點(diǎn)評(píng)：筆者認(rèn)為，這道題以小球做平拋運(yùn)動(dòng)為載體，題目簡(jiǎn)潔清晰。題目既考查了平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，即平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由高度決定，水平位移由初速度和時(shí)間決定，又重點(diǎn)考查了物理科學(xué)思維方法中的假設(shè)法、定性與半定量的方法。

題例2.（2012年江蘇高考題）如圖所示，相距l(xiāng)的兩小球A、B位于同一高度h（l，h均為定值）。將A向B水平拋出的同時(shí)，B自由下落。A、B與地面碰撞前后，水平分速度不變，豎直分速度大小不變、方向相反。不計(jì)空氣阻力及小球與地面碰撞的時(shí)間，則（？搖？搖？搖？搖）

（A）A、B在第一次落地前能否相碰，取決于A的初速度

（B）A、B在第一次落地前若不碰，此后就不會(huì)相碰

（C）A、B不可能運(yùn)動(dòng)到最高處相碰

（D）A、B一定能相碰

解析：A球做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向的分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向的分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)，而B做自由落體運(yùn)動(dòng)，因?yàn)锳、B從同一高度開始運(yùn)動(dòng)，由h=gt/2可得，兩球在空中同一時(shí)刻始終處于同一高度，即使兩者與地面撞擊反彈后，兩球在豎直方向的運(yùn)動(dòng)也始終相同，所以兩者在空中同一時(shí)刻始終處于同一高度，而A在水平方向一直向右運(yùn)動(dòng)，這樣A、B一定會(huì)相碰，D項(xiàng)正確;當(dāng)A的水平速度v足夠大時(shí)，有可能在B未落地前二者相碰，因此A、B在第一次落地前能否相碰，取決于A的初速度，A項(xiàng)正確。

點(diǎn)評(píng)：本題考查了平拋運(yùn)動(dòng)、斜拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)。要求學(xué)生把握平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律和斜拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的區(qū)別和聯(lián)系。本題重點(diǎn)考查了科學(xué)思維中的分析、比較法和邏輯推理法。本題是鑒別學(xué)生思維能力的一道好題。

題例3.（2013年江蘇高考題）如圖所示，從地面上同一位置拋出兩小球A、B，分別落在地面上的M、N點(diǎn)，兩球運(yùn)動(dòng)的最大高度相同。空氣阻力不計(jì)，則（？搖？搖？搖？搖）

（A）B的加速度比A的大

（B）B的飛行時(shí)間比A的長(zhǎng)

（C）B在最高點(diǎn)的速度比A在最高點(diǎn)的大

（D）B在落地時(shí)的速度比A在落地時(shí)的大

解析：（1）A選項(xiàng)顯然錯(cuò)誤。關(guān)鍵是B、C、D選項(xiàng)的判斷。兩球都做斜拋運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最高點(diǎn)后都做平拋運(yùn)動(dòng)，由于平拋運(yùn)動(dòng)的高度相同，根據(jù)h=gt/2，可知兩球下落時(shí)間相等。根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，兩球上升和下落的時(shí)間相等，故兩球飛行時(shí)間相同。選項(xiàng)B錯(cuò)誤。

（2）兩球達(dá)到最高點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以x=vt，從題中兩球運(yùn)動(dòng)軌跡圖中可知，B球水平位移比A球大，根據(jù)（1）的分析知道，兩球運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，所以B在最高點(diǎn)的速度比A在最高點(diǎn)的大。選項(xiàng)C正確。

（3）兩球在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是豎直上拋運(yùn)動(dòng)，兩球上升時(shí)間和高度相同，根據(jù)h=（0+v）t/2可知，兩球豎直方向的初速度大小v相等。根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，小球落地時(shí)豎直方向的速度大小也為，再根據(jù)速度的合成可知，B在落地時(shí)的速度比A在落地時(shí)大。選項(xiàng)D正確。

點(diǎn)評(píng)本題屬于中等難度題目。題目考查了運(yùn)動(dòng)的合成與分解和拋體運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，同時(shí)也考查了學(xué)生是否具有靈活的思維能力，重點(diǎn)考查了物理科學(xué)思維方法中的邏輯推理法、對(duì)稱法。

2014年、2015年《江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測(cè)試（選修科目）考試說明》中，本題連續(xù)兩年選為典型題示例，這也說明了本題是考查學(xué)生物理思維能力的一道相當(dāng)好的題目。

題例4.（2013年上海高考題）如圖，轟炸機(jī)沿水平方向勻速飛行，到達(dá)山坡底端正上方時(shí)釋放一顆炸彈，并垂直擊中山坡上的目標(biāo)A。已知A點(diǎn)高度為h，山坡傾角為θ，由此可算出（？搖？搖？搖？搖？搖？搖）

（A）轟炸機(jī)的飛行高度

（B）轟炸機(jī)的飛行速度

（C）炸彈的飛行時(shí)間

（D）炸彈投出時(shí)的動(dòng)能

解析：如圖，要求出轟炸機(jī)的飛行高度，必須求出炸彈做平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向下落的高度y，由于y=gt/2，因此要求y必須求出時(shí)間t，又水平位移x=vt，所以，要求出時(shí)間t，必須求出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v。挖掘已知條件可以得到tanθ=v/gt，tanθ=h/x，通過分析發(fā)現(xiàn)，四個(gè)未知量h、x、t、vo對(duì)應(yīng)四個(gè)方程，所以可以求出這四個(gè)量。但是要注意，本題由于是選擇題，因此不需要解四個(gè)方程而求出四個(gè)量。題目并沒有給出炸彈質(zhì)量，所以不能得出炸彈投出時(shí)的動(dòng)能。正確的選項(xiàng)是ABC。

點(diǎn)評(píng)：本題具有一定的難度。題目重點(diǎn)考查了物理科學(xué)思維方法中的分析和綜合法，邏輯推理法，數(shù)學(xué)工具解決物理問題的方法，以及定性與半定量的方法。