高考物理全國卷模式下圓周運動的備考策略探究

汪力

摘 要：在對2013-2016年高考全國新課標(biāo)理綜Ⅰ卷和Ⅱ卷物理試題中的圓周運動試題進行分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)了圓周運動的常見考點，探討了高三復(fù)習(xí)的方法和措施。

關(guān)鍵詞：圓周運動；新課標(biāo)；高考備考

圓周運動是高中物理知識體系中的重要組成部分，新課標(biāo)模式下的高考考試大綱中對勻速圓周運動的向心力是Ⅱ類要求。從2013年至2016年新課標(biāo)模式下的高考全國卷中均對圓周運動知識進行了考查，體現(xiàn)了高考命題在重要知識點考查上“穩(wěn)中求新，穩(wěn)中求變”的一貫思想，對新課程理念下的高中物理教學(xué)有著積極的導(dǎo)向作用。這些考點的考查都是應(yīng)用所學(xué)的圓周運動的知識解決題中所給的新信息、新情境下的問題。這需要學(xué)生有較強的思維能力、搜索能力和數(shù)學(xué)推理能力，能快速閱讀和搜索試題所給的信息，運用圓周運動的理論解決信息中提出的問題。

本文對2013年至2016年高考全國新課標(biāo)理綜Ⅰ卷和Ⅱ卷物理試題中的圓周運動試題進行歸類分析（見表1），并提出2017年的備考建議。

從上表可以看出，對圓周運動知識的考查依據(jù)考綱，突出重點。大多數(shù)是將知識遷移到水平面、豎直面、電磁復(fù)合場等環(huán)境背景中進行綜合考查，考查題型多種多樣，并有逐年增多的趨勢。因此，復(fù)習(xí)時要對圓周運動的基本特點、條件和規(guī)律更加重視，要深刻理解，具備在具體問題中能做出判斷和應(yīng)用的能力。

一、 水平面背景下的圓周運動考查

【例1】 （2014年全國新課標(biāo)Ⅰ卷第20題）如圖，兩個質(zhì)量均為m的小木塊a和b（可視為質(zhì)點）放在水平圓盤上，a與轉(zhuǎn)軸OO′的距離為l，b與轉(zhuǎn)軸的距離為2l。木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g。若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動，用ω表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，下列說法正確的是（ ）

A. b一定比a先開始滑動

B. a、b所受的摩擦力始終相等

C. ω=kg2l是b開始滑動的臨界角速度

D. 當(dāng)ω=2kg3l時，a所受摩擦力的大小為kmg

【解析】 小木塊都隨水平轉(zhuǎn)盤做圓周運動，在發(fā)生相對滑動之前，角速度相等，小木塊與水平轉(zhuǎn)盤之間的靜摩擦力提供向心力，由于木塊b的半徑大，所以發(fā)生相對滑動前，木塊b的靜摩擦力大。隨著角速度的增大，當(dāng)靜摩擦力等于滑動摩擦力時木塊開始滑動，小木塊b先滑動，但是小木塊a受到的摩擦力還沒有達到最大靜摩擦力，即還沒有達到臨界狀態(tài)。

【評注】 研究對象在向心力的作用下做水平面內(nèi)的勻速圓周運動，找出向心力的來源是解決問題的重點，牛頓第二定律則是解決問題的關(guān)鍵。

二、 豎直面背景下的圓周運動考查

【例2】 （2016年全國新課標(biāo)Ⅱ卷第16題）如圖，小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上，P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量，懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短。將兩球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖所示，將兩球由靜止釋放，在各自軌跡的最低點（ ）

A. P球的速度一定大于Q球的速度

B. P球的動能一定小于Q球的動能

C. P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力

D. P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度

【解析】 小球從懸點等高點由靜止釋放后做圓周運動，不考慮空氣阻力的情況下，小球的機械能守恒，在軌道最低點，繩子對小球的拉力與小球自身重力的合力指向圓心，充當(dāng)向心力。雖然整個運動不是勻速圓周運動，但是符合牛頓第二定律的瞬時性規(guī)律。

【評注】 研究對象做的是非勻速圓周運動，合外力不等于向心力，但是徑向合外力提供向心力，所以找出向心力的來源仍然是解決問題的重點，牛頓第二定律仍然是解決問題的關(guān)鍵。

三、 電磁場背景下的圓周運動考查

【例3】 （2013年全國新課標(biāo)Ⅰ卷第18題）如圖，半徑為R的圓是一圓柱形勻強磁場區(qū)域的橫截面（紙面），磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于紙面向外，一電荷量為q（q>0）。質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場區(qū)域，射入點與ab的距離為R/2，已知粒子射出磁場與射入磁場時運動方向間的夾角為60°，則粒子的速率為（不計重力）（ ）

A. qBR2m B. qBRm C. 3qBR2m D. 2qBRm

【解析】 不考慮粒子受到重力的情況下，帶電粒子沿平行于直徑的方向進入圓形磁場區(qū)域運動做勻速圓周運動，粒子在磁場中受到的洛倫茲力充當(dāng)向心力。題目要求學(xué)生首先要理解題意，找出帶電粒子從哪個位置飛出磁場，根據(jù)題給的幾何關(guān)系中圓的相關(guān)知識和對稱性求出粒子圓周運動的半徑，進而求出粒子的入射速率。

【評注】 本題命題立意是考查帶電粒子在磁場中的圓周運動，向心力的來源是粒子受到的洛倫茲力，解題的難點是如何求出粒子做勻速圓周運動的半徑，熟練運用數(shù)學(xué)幾何關(guān)系中圓的相關(guān)知識和對稱性尤為重要，最后通過牛頓第二定律運算結(jié)果是關(guān)鍵。

四、 圓周運動的備考建議

總體看歷年高考新課標(biāo)全國卷中的關(guān)于圓周運動的物理試題，較好地體現(xiàn)了命題指導(dǎo)思想和原則與高考命題在重要知識點考查上的平穩(wěn)發(fā)展。但是試題在能力方面提出了更高的要求，特別是對理解能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力的考查，所以，在接下來的物理備考中，教師要注意做到以下幾點：

1. 重視基礎(chǔ)知識和基本能力，學(xué)會挖掘課本資源；比如熟練找出圓周運動向心力的來源，找出圓周運動的圓心、軌跡，快速利用幾何知識求解半徑等基本功要扎實。課本是知識之源，一定要做到熟讀、精讀，看懂看透，絕對不能留任何死角，包括課后的閱讀材料、資料等，近年來很多的信息都是從課后取材的。

2. 一輪復(fù)習(xí)要注重知識面的過關(guān)，所有圓周運動的知識點都要按照課標(biāo)和考綱的要求嚴(yán)格落實，不能投機取巧。二輪復(fù)習(xí)要注重專題訓(xùn)練，提升學(xué)生的歸納總結(jié)能力，做到舉一反三，迅速建模。三輪復(fù)習(xí)要回歸課本和加強限時訓(xùn)練，考生只能在有限的時間里，在繁多的文字圖片信息當(dāng)中迅速捕捉有用信息，合理統(tǒng)籌，快速建模，運用所掌握的知識求解答案。這不僅要求考生掌握穩(wěn)定的基礎(chǔ)知識，還要求考生具備較強的應(yīng)用能力、處理信息的能力、反應(yīng)能力及解題的技巧，所以后期的限時訓(xùn)練不可忽視。

3. 針對高考能力考核的要求，教學(xué)中要注意培養(yǎng)學(xué)生的五種能力，特別是理解能力和運用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力在復(fù)習(xí)中需要強化。在理解能力方面要與語文學(xué)科配合，加強學(xué)生的閱讀能力和快速獲取核心知識的能力。在數(shù)學(xué)能力方面要與數(shù)學(xué)學(xué)科配合，要特別注意加強訓(xùn)練學(xué)生幾何運算的能力。

參考文獻：

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