高考物理题是怎样炼成的——探析2016年江苏高考试题第14题的演变过程

涂德新

(江西师范大学附属中学,江西 南昌 330046)

高考物理题是怎样炼成的
——探析2016年江苏高考试题第14题的演变过程

涂德新

(江西师范大学附属中学,江西 南昌 330046)

纵观每年的高考物理试题可以发现很多的新情景、新问题,不过新的试题往往有其来源和出处.本文研究2016年江苏高考物理试题第14题的原型题,管窥高考命题者的命题思想.

高考物理；原型题；演变研究

2016年江苏高考物理试题延续了江苏省自主命题的特点,在保持题型不变的前提下,每年都有新的情景、模型出现.以2016年江苏高考物理试题第14题(以下简称第14题)为例,很多学生对第(2)、(3)问感到很新颖却又无法下手.追本溯源,这道题目改编自一道常见的典型物理竞赛试题,情景和设问的方式有所改变,但物理思想是一脉相承的,可以认为是第14题的原型题.下面研究此原型题,并分析它是如何演变为本高考试题的.

江苏高考题:如图1所示,倾角为α的斜面A被固定在水平面上,细线的一端固定于墙面,另一端跨过斜面顶端的小滑轮与物块B相连,B静止在斜面上.滑轮左侧的细线水平,右侧的细线与斜面平行,A、B的质量均为m.撤去固定A的装置后,A、B均做直线运动.不计一切摩擦,重力加速度为g.求:

图1

(1)A固定不动时,A对B支持力的大小N；

(2)A滑动的位移为x时,B的位移大小s；

(3)A滑动的位移为x时的速度大小vx.

原型题:如图2所示,一个质量为M的三角形斜面体放在光滑的水平地面上,斜面体左右两边斜面的倾角分别为θ1和θ2,顶部装有小滑轮,质量分别为m1和m2的两个木块通过轻绳相连跨过小滑轮放在斜面上.现将该系统由静止放手,不计所有摩擦,轻绳和斜面均足够长,重力加速度为g,求当三角形斜面体的位移为xM时的速度vM.

图2

解析：方法一:用动力学知识求解

设斜面的加速度为aM，m1和m2相对斜面的加速度为a，于是m1和m2相对地面的加速度是由aM和a的矢量合成，如图3所示，设绳的拉力为T,对m1沿左侧斜面方向，由牛顿第二定律有：T-m1gsinθ1=m1(a-aMcosθ1).对m2沿右侧斜面方向，由牛顿第二定律有：m2gsinθ2-T=m2(a-aMcosθ2).

图3

方法二:用能量和动量知识求解

设斜面向左的位移为xM、速度为vM时，两个滑块相对斜面的位移为x、相对速度为v，可画出如图4、图5所示的矢量图.

图4

图5

下面看看该原型题是如何逐步演变为第14题的.

图6

如果图2中θ1=0，则可演变为图7，此时:

进一步地演变，如果图7中的m1→，图2可以演变为图8，此时再令m2=M以及θ2=θ，则vM4可以改写为：vM4=.

这样多次演变后与第14题的情景完全相同，亦与第14题的答案完全相同！

通过对第14题的原型题的分析，我们可以得到以下启示：

(1) 高考题虽然很新颖,初次接触感觉很棘手,但一定有相应的物理模型,也一定有相应的原型题,不可能是无本之木,无源之水，用与原型题相应的方法可以解答.

(2) 我们应注重对原型题的研究,一些比较简单的、含有比较好的物理思想的竞赛题是原型题的题库,比如运动学中的相对运动问题、有几何约束的牛顿第二定律、保守力做功及相应的势能、静电镜像法、戴维宁定理、涡旋电场与感应电动势等.

(3) 我们在平时的教学中应该有意识地加强对原型题的训练，当然不一定要在上课时讲竞赛试题，我们可以把一些原型题进行适当的简化，去除复杂的数学推导和计算，保留其物理思想，然后介绍给学生，高考命题者就是这样来命题，如果我们能顺着命题者的命题思路去复习备考，会取得事半功倍的效果.

[1]陈燕.例谈一道题在高考中的“华丽转身”[J].物理之友,2015,(7).

[2]张小飞.经典中“变” 应用中“辨”——2015年江苏物理高考第15题赏析[J].物理之友,2015,(12).