匀变速运动规律在高考题中的考查例析

辽宁 郑 金

(作者单位：辽宁省凌源市职教中心)

研究考题特点，归纳解题方法，善于在新情境中灵活应用知识和方法。

匀变速运动规律在高考题中的考查例析

匀变速直线运动规律主要包括与物体运动速度、加速度、位移和时间有关的几个物理公式和一些物理结论，在高考试题中的考查方式非常灵活，一般不是单独或直接的设问，而是通过构建各种物理新情境，与其他物理知识进行整合或综合。由于加速度是联系运动学与动力学的纽带，因此有时需应用牛顿运动定律列方程。匀变速曲线运动可分解为两个方向的直线运动，而且两个方向的分运动具有独立性和等时性。匀变速直线运动规律常应用在综合题中,对于整个物理问题的解决起到至关重要的作用。

一、匀变速运动规律与STS问题完美结合

【例1】(2017·全国卷Ⅱ)为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线距离s0和s1(s1lt;s0)处分别设置一个挡板和一面小旗，如图1所示。训练时，让运动员和冰球都位于起跑线上，教练员将冰球以速度v0击出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板；冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗。训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处。假定运动员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为v1，重力加速度为g。求：

(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数；

(2)满足训练要求的运动员的最小加速度。

【解析】(1)设冰球与冰面之间的动摩擦因数μ，则冰球在冰面上滑行的加速度大小为a1=μg

(2)运动员与冰球运动的时间相同，设冰球运动时间为t，则

【点评】这是一道密切联系实际的物理试题，情境比较陌生。解题关键是分析两个物体的运动形式并应用运动学公式列方程，特别是通过题意得出隐含条件为二者的运动时间相同。解答这类有关两个物体的运动进行比较的问题，寻找相互关联的物理量显得尤为重要。

二、匀变速运动规律与动力学临界问题结合

在小区门口的小吃一条街上，高潮买了卤猪头肉，水煮花生米，一份蛋炒饭，还有两瓶二两装的红星二锅头，兴冲冲拎回住处。高潮进门的第一件事就是打开电脑，第二件事就是摊开吃食，边吃边上网。刚一登陆QQ，高潮就看到“诗的妾”的头像闪个不停，急忙点开，看到对话框里出现了好几条留言——

(1)弹簧的劲度系数；

(2)物块b加速度的大小；

(3)在物块a、b分离前，外力大小随时间变化的关系式。

(2)设物块b加速度的大小为a，刚好分离时，二者的加速度相等，相互作用的弹力为零，设此时弹簧的压缩量为x1，对物块a由牛顿第二定律有

kx1-mgsinθ=ma

对整体由牛顿第二定律有

联立方程化简得

【点评】解题关键是确定分离前整体匀加速运动的位移等于弹簧的两次形变量之差，而且利用临界条件即刚分离时二者的加速度相等。题中不直接给出某些已知量，而是给出两个物体运动过程的相互关系，即由“再经过同样长的时间，b距其出发点的距离恰好也为x0”可列出一个方程。在推导外力的关系式时，关键是得出弹簧的形变量跟原来压缩量以及位移的关系，以便应用牛顿第二定律列方程。

(作者单位：辽宁省凌源市职教中心)

高速磁悬浮列车

当列车的行驶速度达到300～350 km/h，想要再进一步提高时，传统的轮轨铁路受到了轮轨支承和受电弓供电的限制，一种新型的列车于是应运而生——高速磁悬浮列车。高速磁悬浮列车用电磁力将列车浮起而取消轮轨 , 采用长定子同步直线电机将电供至地面线圈 , 驱动列车高速行驶, 从而取消了受电弓 , 实现了与地面没有接触 、不带燃料的地面飞行, 克服了传统轮轨铁路的主要困难。目前中国上海磁悬浮列车最高时速为501 km/h，排在世界第三位，前两位的分别是日本的SCMaglev火车(磁悬浮火车)最高时速为603km/h和法国的高速TGV列车(SNCF)最高时速为575 km/h(数据来自199IT互联网数据中心)。高速磁悬浮列车时速可达500 km，主要适用于长距离、大城市间、大流量的客运，是否考虑修建高速磁悬浮主要取决于客运发展的需求以及已有交通的发展状况，500 km/h的磁悬浮列车比 300 km/h的高速轮轨列车在旅客选择民航或铁路中具有显著的优越性，所以中国交通未来的发展需要高速磁悬浮列车。

(文章源自网络，入选本刊前有删改)