杜占英

與2022 年相比，2023 年高考河北卷物理試題對(duì)思維能力的考查難度略有降低，運(yùn)算量也稍有減少，更注重考查主干知識(shí)，無(wú)偏題、難題、怪題。2023 年高考河北卷物理試題考查的知識(shí)點(diǎn)：能級(jí)躍遷、薄膜干涉、潮汐（萬(wàn)有引力）、三力平衡、沖量（跳高）、變壓器、電場(chǎng)（四個(gè)帶電小球）、機(jī)械能、單擺、測(cè)量金屬絲的電阻率、理想氣體實(shí)驗(yàn)定律等。2023年高考河北卷物理試題的目標(biāo)導(dǎo)向：落實(shí)立德樹人，銜接高中課程標(biāo)準(zhǔn)，注重深化基礎(chǔ)，突出思維考查，引導(dǎo)學(xué)生夯實(shí)知識(shí)基礎(chǔ)，發(fā)展物理學(xué)科核心素養(yǎng)。下面選取第15題進(jìn)行深度剖析，展現(xiàn)試題特點(diǎn)，啟發(fā)備考方向。

例題 如圖1所示，質(zhì)量為1 kg的薄木板靜置于光滑水平地面上，半徑為0.75 m的豎直光滑圓弧軌道固定在地面上，軌道底端與木板等高，軌道上端點(diǎn)和圓心連線與水平面成37°角。質(zhì)量為2 kg的小物塊A 以8 m/s的初速度從木板左端水平向右滑行，物塊A 與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。當(dāng)物塊A 到達(dá)木板右端時(shí)，木板恰好與軌道底端相碰并被鎖定，同時(shí)物塊A 沿圓弧切線方向滑上軌道。待物塊A 離開軌道后，可隨時(shí)解除木板鎖定，解除鎖定時(shí)木板的速度與碰撞前瞬間的速度大小相等、方向相反。已知木板的長(zhǎng)度為1.3 m，取g=10 m/s2，根號(hào)下10=3.16，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8。

（1）求木板與軌道底端碰撞前瞬間，物塊A 和木板的速度大小。

（2）求物塊A 到達(dá)圓弧軌道最高點(diǎn)時(shí)受到軌道的彈力大小及離開軌道后距地面的最大高度。

（3）物塊A 運(yùn)動(dòng)到最大高度時(shí)會(huì)炸裂成質(zhì)量比為1∶3的物塊B 和C，總質(zhì)量不變，同時(shí)系統(tǒng)動(dòng)能增加3 J，其中一塊沿原速度方向運(yùn)動(dòng)。為保證物塊B、C 之一落在木板上，求從物塊A 離開軌道到解除木板鎖定的時(shí)間范圍。

思路分析：題述運(yùn)動(dòng)過(guò)程可以分為五個(gè)子過(guò)程。過(guò)程1是物塊A 在木板上滑行，注意木板是放在光滑水平面上的，最終物塊A滑出了木板，這是典型的“滑塊—木板”模型，對(duì)于（1）問(wèn)，可以應(yīng)用動(dòng)量和能量的方法求解，也可以應(yīng)用牛頓第二定律和勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解，還可以在同一個(gè)坐標(biāo)系中畫出物塊A 和木板的v-t 圖像，應(yīng)用圖像法求解。過(guò)程2是物塊A 在豎直光滑圓弧軌道上運(yùn)動(dòng)，這是典型的圓周運(yùn)動(dòng)模型，可以先應(yīng)用動(dòng)能定理（機(jī)械能守恒定律）解得物塊A 到達(dá)圓弧軌道最高點(diǎn)時(shí)的速度，再應(yīng)用向心力公式解得軌道對(duì)物塊A 的彈力。過(guò)程3是物塊A 做斜上拋運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)，可反向視為物塊A 做平拋運(yùn)動(dòng)，先應(yīng)用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律和矢量的合成與分解求出物塊A 的上升高度，再結(jié)合幾何關(guān)系求出物塊A 離開軌道后距地面的最大高度。過(guò)程4 是在最高點(diǎn)物塊A炸裂成物塊B 和C，根據(jù)物塊A 爆炸前后的瞬時(shí)速度都沿水平方向，列出動(dòng)量守恒方程和功能關(guān)系式，可以求出爆炸前后各物塊的瞬時(shí)速度，注意在此過(guò)程中系統(tǒng)的動(dòng)能增加量。過(guò)程5是爆炸后，物塊B 和C 均做平拋運(yùn)動(dòng)，解除木板鎖定時(shí)木板的速度與碰撞前瞬間的速度大小相等、方向相反，在此過(guò)程中要求物塊B、C 之一落在木板上，這類似于追及問(wèn)題，需要分物塊B 或C 落在木板的左端或右端多種情況進(jìn)行討論，解得從物塊A 離開軌道到解除木板鎖定的時(shí)間范圍。

Δx1=xB1-xC1=2.52 m>L，若物塊C 落在木板上，則xC1 +x0 ≤v2t4 +L ≤xC1 +x0 +L，解得0.28 s≤t4≤0.93 s。因?yàn)閺奈飰KA離開軌道到解除木板鎖定的時(shí)間間隔Δt1=t-t4，所以鎖定時(shí)間的范圍為0.1 s≤Δt1≤0.75 s。當(dāng)vB2 =0，vC2 =4 m/s 時(shí)，Δx2 =xC2=2.52 m>L，若物塊B 落在木板上，則xB2+x0≤v2t5+L ≤xB2+x0+L，解得0≤t5≤0.3 s。因?yàn)閺奈飰KA 離開軌道到解除木板鎖定的時(shí)間間隔Δt2=t-t5，所以鎖定時(shí)間的范圍為0.73 s≤Δt2≤1.03 s。若物塊C 落在木板上，則xC2+x0≤v2t6+L≤xC2+x0+L，解得0.91 s≤t6≤1.56 s。因?yàn)閺奈飰KA 離開軌道到解除木板鎖定的時(shí)間間隔Δt3 =t-t6，所以鎖定時(shí)間的范圍為0≤Δt3≤0.12 s。

點(diǎn)評(píng)：本題包含板塊模型、爆炸模型和追及模型，涉及勻變速直線運(yùn)動(dòng)、勻速直線運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、斜上拋運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)等，用到的知識(shí)點(diǎn)有動(dòng)量守恒定律、功能關(guān)系、向心力公式、牛頓第二定律和勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律等，用到的解題方法有運(yùn)動(dòng)的合成與分解、最值問(wèn)題分析和分情況討論等。

備考建議

1.夯實(shí)基礎(chǔ)，為提高能力提供保障。

緊扣課程標(biāo)準(zhǔn)和教材，熟悉基本知識(shí)、基本概念、基本規(guī)律、基本實(shí)驗(yàn)和各種基本模型。關(guān)注主干知識(shí)，關(guān)注今后生活、學(xué)習(xí)和工作所必須具備的知識(shí)、能力和素養(yǎng)。

注重對(duì)理解能力、推理能力、分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ任宸N基本能力的培養(yǎng)。理解能力是指對(duì)物理概念和規(guī)律確切含義的理解;推理能力是指根據(jù)已知條件，可以推理得到正確結(jié)論或做出正確判斷;分析綜合能力是指將復(fù)雜的物理問(wèn)題分解成多個(gè)較簡(jiǎn)單的問(wèn)題，或者將實(shí)際生活中的一些問(wèn)題轉(zhuǎn)化為物理模型進(jìn)行分析與求解;應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力是指以數(shù)學(xué)為工具，分析處理物理問(wèn)題，物理中常用的數(shù)學(xué)知識(shí)包括數(shù)形結(jié)合、三角函數(shù)、二次函數(shù)等;實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ侵该鞔_實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，理解?shí)驗(yàn)原理，掌握基本儀器的使用，能夠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析與處理數(shù)據(jù)，以及減小實(shí)驗(yàn)誤差等。

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，是物理學(xué)科的重要內(nèi)容，是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑。同學(xué)們?cè)趶?fù)習(xí)備考過(guò)程中要注重對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本測(cè)量方法的掌握和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理等。同學(xué)們需要重回實(shí)驗(yàn)室，溫習(xí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，牢固掌握實(shí)驗(yàn)操作技巧;在掌握教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，改變實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，從原理、器材、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等方面進(jìn)行拓展延伸，提高實(shí)驗(yàn)探究能力。

2.融會(huì)貫通，提高認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力。

高中物理學(xué)科的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間不是割裂的，而是處于整個(gè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)之中，相互聯(lián)系，彼此關(guān)聯(lián)。必備知識(shí)與關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)、核心價(jià)值之間緊密相連，形成具備內(nèi)在邏輯關(guān)系的整體網(wǎng)絡(luò)。同學(xué)們?cè)趶?fù)習(xí)備考過(guò)程中，應(yīng)該制定計(jì)劃，穩(wěn)步推進(jìn)，注重基礎(chǔ)，力求形成知識(shí)體系，加強(qiáng)對(duì)主干知識(shí)和常用方法的訓(xùn)練，不盲目拔高，不追求一步到位，循序漸進(jìn)，螺旋式上升。

培養(yǎng)多題一解的能力，提高歸納總結(jié)的能力，增強(qiáng)分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的綜合能力。有些題目，從表面上看各不相同，但其本質(zhì)是相同的。通過(guò)比較，找出這些問(wèn)題的相同點(diǎn)，總結(jié)出解題方法、解題策略，可以達(dá)到解一道題而掌握一類題的效果。

培養(yǎng)一題多解的能力，提升解題的靈活性、廣泛性和創(chuàng)造性。同一道試題，運(yùn)用不同的觀點(diǎn)、規(guī)律，從不同角度進(jìn)行分析，可以得到不同的解題方法。通過(guò)不同角度觀察、不同方法探索，可使思維觸角伸向不同的方向，使得一道試題發(fā)揮較大的效益，避免題海戰(zhàn)術(shù)，提高發(fā)散思維能力。

培養(yǎng)一題多變的能力，訓(xùn)練思維的多變性，提高應(yīng)變能力。我們?cè)诳吹揭惶自嚲砗?，往往?huì)發(fā)現(xiàn)有些問(wèn)題似曾相識(shí)，又覺(jué)得耳目一新，認(rèn)真分析后不難發(fā)現(xiàn)它們多是一些典型問(wèn)題的巧妙變形，甚至是課本例題或習(xí)題的變形。實(shí)際上，圍繞一個(gè)典型問(wèn)題變換題目的條件、結(jié)論或表達(dá)式，可獲得許多新的題目。如果典型問(wèn)題解決了，那么相關(guān)的其他題目就能迎刃而解了，可以達(dá)到會(huì)解一道題就能解決一系列題的效果。同學(xué)們?cè)谧兪接?xùn)練的過(guò)程中還可以學(xué)會(huì)聯(lián)想、類比、推廣和引申，拓寬視野，開闊思路。

3.學(xué)以致用，提高創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

高考命題往往會(huì)以與國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步、生產(chǎn)生活實(shí)際等緊密相關(guān)的內(nèi)容為背景材料。這就要求我們的復(fù)習(xí)備考要避免考試和生活學(xué)習(xí)脫節(jié)，堅(jiān)持應(yīng)用導(dǎo)向，注重運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，完善思維能力，從模型化的機(jī)械做題轉(zhuǎn)變?yōu)榻鉀Q真實(shí)、復(fù)雜情境中的問(wèn)題，即從“解題”走向“解決問(wèn)題”。解決真實(shí)、復(fù)雜情境中的問(wèn)題不僅需要具有較強(qiáng)的物理學(xué)科能力，還需要具有信息獲取與理解能力，即從復(fù)雜問(wèn)題情境中辨別并選擇有用信息，通過(guò)信息整合，進(jìn)行模型建構(gòu)的能力。

預(yù)測(cè)題訓(xùn)練：

1.如圖3所示，質(zhì)量為0.5m 的帶有四分之一圓弧的滑塊A 靜置在光滑的水平面上，圓弧半徑R=1.8 m，圓弧的末端切線水平，圓弧部分光滑，水平部分粗糙，滑塊A 的左側(cè)緊靠固定擋板，距離滑塊A 的右側(cè)s 處是與水平部分等高的平臺(tái)，平臺(tái)上相距l(xiāng)=0.5 m 的M 、N 兩點(diǎn)之間存在一個(gè)特殊區(qū)域，滑塊B 進(jìn)入M 、N 兩點(diǎn)之間的特殊區(qū)域就會(huì)受到一個(gè)大小F =mg 恒定向右的作用力。平臺(tái)上M 、N 兩點(diǎn)之間粗糙，其余部分光滑，N 點(diǎn)的右側(cè)有一個(gè)彈性卡口。將質(zhì)量為m 的滑塊B （可視為質(zhì)點(diǎn)）從圓弧頂端由靜止釋放，當(dāng)滑塊B 通過(guò)M 、N 兩點(diǎn)之間的特殊區(qū)域后碰撞彈性卡口的速度v 不小于5 m/s時(shí)可通過(guò)該卡口，當(dāng)滑塊B 碰撞彈性卡口的速度v 小于5 m/s時(shí)原速反彈。設(shè)m =1 kg，取g=10 m/s2，求：

（1）滑塊B 剛下滑到圓弧底端時(shí)對(duì)圓弧底端的壓力為多大？

（2）若滑塊B 與滑塊A 的水平部分間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.5，為了保證滑塊A 與平臺(tái)相碰前A、B 兩滑塊能夠達(dá)到共速，則s 應(yīng)滿足什么條件？

（3）在滿足（2）問(wèn)的條件下，若滑塊A 與B 達(dá)到共速時(shí)，滑塊B 剛好滑到滑塊A 水平部分的右端，則滑塊A 與平臺(tái)相碰后滑塊B滑上平臺(tái)，設(shè)滑塊B 與M 、N 兩點(diǎn)之間特殊區(qū)域間的動(dòng)摩擦因數(shù)滿足0<μ<1，試討論因μ 的取值不同，滑塊B 在M 、N 兩點(diǎn)之間特殊區(qū)域通過(guò)的路程。

2.空中一個(gè)質(zhì)量為m 的滑塊在豎直拉力作用下向上運(yùn)動(dòng)，滑塊受到的空氣阻力大小恒為重力的k（k<1）倍。從某時(shí)刻（記作0時(shí)刻）開始其位移x 與時(shí)間t 的比值x/t隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖4所示，圖中c 和d 為已知量，重力加速度為g，滑塊始終在空中，求：

（1）滑塊上升的最大距離。

（2）在t=d 時(shí)刻，滑塊受到的拉力。

（3）在t=2d 時(shí)刻，滑塊追上了在同一條豎直線上運(yùn)動(dòng)的小球，與小球發(fā)生碰撞，碰撞中沒(méi)有能量損失。已知小球的質(zhì)量M =4m ，碰撞前瞬間小球的速度大小為c/7，碰撞時(shí)撤去對(duì)滑塊的拉力，求碰撞后滑塊能夠上升的最大高度。

參考答案：1.（1）N'=30 N。（2）s>0.8 m。（3）當(dāng)0<μ≤0.1時(shí)，滑塊B 從卡口右側(cè)離開，在M 、N 兩點(diǎn)之間特殊區(qū)域通過(guò)的路程s1=0.5 m;當(dāng)0.1<μ≤0.8時(shí)，滑塊B 從M 點(diǎn)左側(cè)離開，在M 、N 兩點(diǎn)之間特殊區(qū)域通過(guò)的路程s2 =1 m;當(dāng)0.8<μ<1時(shí)，滑塊B 經(jīng)與卡口碰撞、往返多次后最終靜止在N 點(diǎn)，在M 、N 兩點(diǎn)之間特殊區(qū)域通過(guò)的路程s3= （13/10μ）m。