第三届跨区域命题征集活动成果展示(三)

本刊编辑部

1.小明购置了一台某国产品牌的负离子便携吹风机,其产品详情页上写明在额定功率下,距离该吹风机出风口10 cm处,其风速可达12 m/s。为了检验该产品是否存在虚假宣传,小明借助家中的电子秤进行了简单实验,如图1所示,实验结果证明该公司并未虚假宣传。已知出风口直径为5.7 cm,空气密度约为1.2 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2,则电子秤上显示的内容可能为

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图1

A.3.7 g B.44 g C.176 g D.440 g

【答案】B

【创新点分析】在材料设置方面具有创新性。本题以“利用电子秤测量吹风机风速,验证其是否存在虚假宣传”为切入点,该情境更贴近生活,让学生能切身体会到“从生活走向物理,从物理走向生活”的理念,并具有价值引领作用;在设问角度方面具有创新性。本题以电子秤上的显示内容为设问点,需要学生理解电子秤的工作原理,即其显示的是质量并不是力;在考查维度方面具有创新性。本题不仅考查了“动量定理解决流体连续作用问题”方面的知识,还考查了学生的科学探究能力和创新思维能力。

(命题人:陈麒任 武汉市晴川高级中学)

【试题评语】本题以国产吹风机正对电子秤吹风为素材,创设了利用电子秤估测吹风机风速的生活实践问题情境。主要考查学生能否通过深度分析试题情境,建立柱体微元模型,并运用动量定理顺利解决流体问题,注重考查考生的科学探究能力。同时引导学生建立起对国产品牌的自信心,突出关键能力和学科核心素养的考查。

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A.Ff1+Ff2=mgB.|Ff1-Ff2|=mg

【答案】D

图3

(命题人:何崇荣 武汉市黄陂区第一中学)

【试题评语】本题以常见的倾斜转动圆盘和随圆盘转动的物块为素材,创设了研究做匀速圆周运动的物块在任意对称位置所受摩擦力关系的学习探索问题情境。在任意位置的受力模型考查受力分析、摩擦力的计算(摩擦力大小的变化特点)等必备知识。起点低,入手易,但解题思路上对力的合成与分解的理解和掌握要求较高,考查了考生分析和理解的关键能力,科学推理和科学论证的核心素养。

3.如图4所示,一玩具由三个大小相同、质量不同的小球并排悬挂组成,球的中心在同一水平面上,质量分别为m1、m2和m3。现把质量为m1的球在它们所在的共同平面上拉起,当其中心上升高度h时由静止释放,假设所有的碰撞都是弹性碰撞,不考虑两球间的多次碰撞,重力加速度为g。则第二个小球的质量m2取下列何值时,m3能获得最大动量

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图4

【答案】B

(命题人:黄文 武汉市武钢三中)

【试题评语】本题以大小相同,质量不同的小球为素材,创设计算碰撞后小球的动量并讨论动量极值所满足的条件的学习探索问题情境。通过常见的牛顿摆模型考查了弹性碰撞中的动量守恒和能量守恒问题。弹性碰撞所遵从的动量守恒和能量守恒是力学三大观点中的两大观点,居于核心地位,考生需要熟悉碰撞模型,理解相应的物理思想,且具有较强的数学运算能力要求方可顺利解题。

4.(多选)将一质量为m的小球由地面竖直向上抛出,经过一段时间落回地面时不反弹,小球在运动过程中加速度大小随时间变化的规律如图5所示,a1=2a2。设小球在运动过程中受到的阻力大小相等。已知重力加速度为g,下列判断正确的是

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图5

A.小球在上升和下降过程中损失的机械能之比为2∶1

B.小球在上升和下降过程中动能变化量之比为2∶1

【答案】BD

【创新点分析】本题采用学习探索问题情境作为试题背景,以简洁文字和a-t图像呈现小球在上升和下落过程中受到大小相等阻力时的加速度随时间变化的情况。要求学生利用a-t图像的特点、牛顿第二定律、动能定理、动量定理、能量守恒等必备知识分析小球上升和下落过程中的运动情况。试题情境与题设之间存在较为紧密的关联性,需要考生深化理解a-t图像的应用,结合a-t图像的斜率、与坐标轴围成的面积所呈现的物理意义,从图像中分析、求解小球在上升和下降过程中损失的能量、动能变化量、合外力冲量之比以及阻力大小。

(命题人:李晓青 天津市静海区北师大实验学校)

【试题评语】本题以在空气中竖直抛出的物体的运动为素材,创设研究上升与下落过程中受力以及各物理量变化的学习探索问题情境。重点考查小球在上升和下落过程中的a-t图像,考查牛顿运动定律、动能定理、冲量和动量。属于综合性、应用性、创新性题目。

5.某兴趣小组想利用实验室里的弹簧弹射器(图6)等器材来测量弹簧的弹性势能,将质量为m的弹丸(可看作质点)压缩弹簧到位置P,后被从静止弹射出去,忽略一切阻力,重力加速度为g。

图6

(1)甲小组的设计方案如图7甲所示,用铁架台固定住弹射器,则在安装弹射器时应注意________;由静止释放弹丸后,测量了弹丸弹射过程中的水平位移x和下落的高度h,则弹簧的弹性势能计算公式为Ep=________。

甲

(2)乙小组的同学设计了如图7乙所示装置,水平台面左侧固定弹射器,右侧的A、B位置各安装一个光电门,计时器(图中未画出)与两个光电门相连,并用刻度尺测得A、B两点间的水平距离x。计时器记录下弹丸从A到B所用的时间t,改变A、B两点间的水平距离,测得多组数据,则

①弹丸被弹射出的速度大小的表达式是________;(用题中字母符号表示)。

②为得到弹簧的弹性势能Ep,实验中采用图像法处理实验数据,为了在xOy坐标系中获得直线图像,应做的图像为________。

C.x-t2图像 D.x2-t图像

③选择合适的坐标后,该同学通过描点作图,得到直线的函数图像如图7丙所示,图像斜率为k,则弹簧的弹性势能Ep=________。

④弹丸被弹射出去后由于重力作用其运动轨迹会向下有所偏转,这对实验结果________(填“有”或“没有”)影响。

(3)请任选一组实验,给出一条能减小实验误差的建议:___________________________________________________。

【创新点分析】(1)题干材料设置的创新:以弹射器(含弹丸)为主要装置进行了实验设计,充分融合了平抛运动、弹性势能、运动与能量的相关知识,加大了对物理观念的梳理与考查,知识点丰富多变,在常见素材的变化下衍生出很多拓展的实验与分析思路。(2)设问考查角度与形式的创新:本题以平抛运动为起点,分析弹射器能量转化,分析光电门数据,逐步深入,最后落脚于数学方法与思想在物理中的运用,还要对整体实验进行减小实验误差的建议,设置开放性问题,考查学生对知识应用的灵活性。(3)考查维度的创新:题目对基础知识(平抛运动)考查有广度,对重点内容(能量守恒)考查有深度,对难点内容(数形结合)有拓展,从物理观念到科学思维,从科学探究到科学态度与责任,充分挖掘了实验题目的考查功能。

(命题人:刘娟 武汉市第十二中学)

【试题评语】本题以弹射器弹射出弹丸做平抛运动为素材,创设了通过平抛运动规律探究弹簧弹性势能表达式的学习探索问题情境。通过创新型实验考查考生的科学探究能力。深入理解能量的转化思想,掌握平抛运动实验原理、光电门原理,并熟练运用数学工具才能顺利解决本题。试题着重考查了对实验原理的理解、对实验操作及实验数据的处理思想和方法,以及考生的综合分析能力和误差分析能力。从学科素养来看,在物理观念中核心知识的考查基础上加强了对科学探究能力的渗透,实验由浅入深,逐步加大了理解和分析的难度,小频率低坡度地带领学生完成一场科学实验的探究全过程。

(评语教师:苏航 湖北省教育科学研究院、凌宇锋 湖北省武汉市建港中学)