鉴赏“过程型”物理压轴题
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“多多”过程的考查是每年高考物理压轴题一道亮丽的风景, 对物理过程的考查，是常考常新，非常精彩！其解题的关键就是要抓住物理情景中出现的状态、过程与系统，对物体进行正确的物理过程分析.在平时的教学和迎考复习中，一定要培养学生分析物理过程的解题习惯，注重物理过程的分析，以培养和提高学生综合分析问题的能力.
一、理论指导
1．读题、审题三步曲――状态、过程与系统
考生在具体解答物理问题时，其关键就是要抓住物理情景中出现的状态与过程.学生在解答物理综合题时，肯定要运用定理与定律列出具体的公式.学生每列一个物理公式，必须非常明确这个公式是对谁（系统）列方程，是对哪个过程列方程，而方程左右两边对应的是哪两个物理状态.
（1）系统――确定研究的物理对象
拿到题目，首先阅读几遍题目，确定研究对象属于哪一类实体物理模型（物质模型，系统模型，结构模型）.伴随着题目研究对象的实体模型的建立，习题的性质就被确定了，有什么样的物理概念，就要运用什么样的物理规律和公式.如果不能正确建立研究对象的实体模型，那么这道题的“政治”方向就判断错了，如果在没有建立研究对象的实体模型前，就毫无把握地乱套公式，则只会象盲人骑瞎马一样，难以正确解题.
（2）状态――确定研究对象的情景状态
通常我们对物体受力分析，运动情况分析，指的就是分析状态模型，分析清楚物理场景中的初态与末态.根据已知条件确定哪些量是描述状态参量的，给出状态参量的集合.状态模型的建立，确定了解决这个问题 所需知识的范畴.
（3）过程――确定研究对象的物理过程
所谓的物理过程分析，状态模型建立后，就要分析状态的变化过程，确定状态参量中哪些是变量，哪些是不变的量，列出过程模型的数学表达式.以实体模型和状态模型为依据与已学的物理知识联系起来，分析状态参量的变化.得出状态参量变化的物理过程模型.
按物理事件发生的时间顺序构成的“过程”综合题.在分析物理过程时要注意物理过程的阶段性、联系性与规律性.
（1）阶段性――将题目涉及的整个过程适当地划分为若干阶段.
（2） 联系性――找出各个阶段之间是由什么物理量联系起来的，找出各个阶段的链接
点，如第一个过程的末速度也就是第二个过程的初速度.
（3）规律性――明确每个阶段遵循什么物理规律.物理过程的各个阶段，即各个子过
程，相对总过程来说，问题通常都要简单得多.因此，把构成过程整体的若干子过程划分出来研究，就可以把全过程看来是十分复杂的问题加以简化，简化成若干个简单的几个子过程，使问题逐步得到解决.此类综合题只要对物理过程按时间顺序进行分析，一步一步，一个程序一个程序地列出相关的式子，就可以把问题解决.
二、案例鉴赏
1．“串联式”过程题――时间顺序
这类过程型综合题一般只涉及一个物体的运动，我们可按照物理事件发生的时间顺序――过去、现在和将来，将复杂的物理过程分解为几个简单的物理子过程，一步一步，就可以把问题解决.
例1 图1所示，在坐标系xoy中，过原点的直线OC与x轴正向的夹角φ=120°，在OC右侧有一匀强电场，在第二、三象限内有一匀强磁场，其上边界与电场边界重叠、右边界为y轴、左边界为图中平行于y轴的虚线，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里.一带正电荷q、质量为m的粒子以某一速度自磁场左边界上的A点射入磁场区域，并从O点射出，粒子射出磁场的速度方向与x轴的夹角θ＝30°，大小为v，粒子在磁场中的运动轨迹为纸面内的一段圆弧，且弧的半径为磁场左右边界间距的两倍.粒子进入电场后，在电场力的作用下又由O点返回磁场区域，经过一段时间后再次离开磁场.已知粒子从A点射入到第二次离开磁场所用的时间恰好等于粒子在磁场中做圆周运动的周期.忽略重力的影响.求：
（1）粒子经过A点时速度的方向和A点到x轴的距离；
（2）匀强电场的大小和方向；
（3）粒子从第二次离开磁场到再次进入电场时所用的时间.
析与解：这是一道带电粒子在磁场、电场中运动的经典题，解题的关键是要抓住物理情景中出现的物理“过程”.带电粒子的运动过程可分解为以下几个过程：①粒子先在磁场中将做匀速圆周运动；②在电场中做匀变速直线运动；③再次返回磁场做匀速圆周运动；④离开磁场做匀速直线运动.具体解法如下：
（1）设磁场左边界与x轴相交于D点，与CO相交于O′点，由几何关系可知，直线OO′与粒子过O点的速度v垂直.在直角三角形OO′D中∠OO′D=30°.设磁场左右边界的间距为d，则OO′=2d.依题意可知，粒子第一次进入磁场的运动轨迹的圆心即为O′点，圆弧轨迹所对的圆心为30°，且O′A为圆弧的半径R，如图2所示.
由此可知，粒子自A点射入磁场的速度与左边界垂直.A点到x轴的距离
AD=R(1-cos30°)
由洛仑兹力公式、牛顿第二定律及圆周运动的规律，得 qvB=
mv2 R,解得AD
=mv qB(1-3 2).
（2）设粒子在磁场中做圆周运动的周期为T，第一次在磁场中飞行的时间为
t1，有
t1=T 12,T=2πm
qB.
依题意，匀强电场的方向与x轴正方向夹角应为150°.由几何关系可知，粒子再次从O点进入磁场的速度方向与磁场右边界夹角为60°，设粒子第二次在磁场中飞行的圆弧的圆心为
O″，O″必定在直线OC上.设粒子射出磁场时与磁场右边界交于P点，则
∠OO″P=120°.
设粒子第二次进入磁场在磁场中运动的时间为t2，则有t2=
T 3.
设带点粒子在电场中运动的时间为t3，依题意得
t3=T-(t1+t2)
由匀变速运动的规律和牛顿定律可知
-v=v-at3,a=qE m.
联立方程可解得E=12 7πBv.
（3）粒子自P点射出后将沿直线运动.设其由P′点再次进入电场，由几何关系可知
∠O″P′P=30°.
三角形OPP′为等腰三角形.设粒子在P、P′两点间运动的时间为t4，则有
t4=PP′v
又由几何关系知
OP〗=3R
联立方程可解得 t4=3m qB.
点评：解决这类问题的法宝――按物理事件发生的时间顺序分解物理过程，并从时间上注意各个子过程之间的链接点，如第一个过程的末速度就是第二个过程的初速度等等.当然，在解决本题目时要求学生能买一个圆规进行规范作图.圆是一种特殊的几何图形，它有很多三角几何的关系，如弦长、半径、圆心角、弦切角等边与角的关系，如果能用圆规范画出几何图形――轨迹图，那么我们就能直接观察得到这些边与角的关系，一看就知道，这给解题带来了捷径.
2．“并列式”过程题――空间关系
物理事件一般涉及两个或多个物体，而这几个物体的运动过程是同时出现的.解题时可先单独对涉及的几个物体进行分析，从空间上将复杂的物理过程拆成几个简单的子过程，并分别运用具体的物理规律列出相关的公式，然后再从空间上寻找它们之间的联系点、链接点，最后进行综合分析判定.
例2 A、B两辆汽车在笔直的公路上同向行驶.当 B车在A车前84 m处时，B车速度为4 m/s，且正以2 m/s2的加速度做匀加速运动；经过一段时间后，B车加速度突然变为零.A车一直以20 m/s的速度做匀速运动.经过12 s后两车相遇.问B车加速行驶的时间是多少？
析与解：A、B两辆汽车在同时运动，但A 车一直在做匀速运动，而B车先做匀加速度直线运动再做匀速直线运动.在解题时我们可先分别列出它们的运动方程，然后通过画图确定几何关系，列出相遇方程进行求解.具体解法如下：
设A车的速度为vA，两车在t0时相遇，则有sA=vAt0.
B车加速行驶时间为t，两车在t0时相遇.则有
sB=vBt+1 2at2+(vB+at)(t0-t)
t0时A、B两车相遇，可列出相遇的几何方程
sA=sB+s
式中 s＝84 m，由以上可式可得
t2-24t+108=0
解得t1=6 s，t2=18 s
t2＝18 s不合题意，舍去.因此，B车加速行驶的时间为 6 s.
点评：解题的关键是对单独的物理过程列出方程，并寻找物理过程之间的联系点、链接点.相遇是指同一时刻到达同一位置，即你在那里我也在那里.分析时要画出它们的运动过程图景，然后根据初始条件的几何关系写出相遇方程式.
3．“混合式”过程题――时间与空间
“混合式”过程题就是题目中所涉及的物理事件在时间与空间上均存在多个过程，涉及多个物体的运动.解题时应该按照程序化进行解题，将物理事件按时间与空间拆分成几个简单的子过程，一个程序一个程序地列出相关的式子.
例3 如图3所示，固定的凹槽水平表面光滑，其内放置U形滑板N，滑板两端为半径R=0.45 m的1/4圆弧，A和D分别是圆弧的端点，BC段表面粗糙，其余段表面光滑，小滑块P1和P2的质量均为m，滑板的质量M=4 m．P1和P2与BC面的动摩擦因数分别为μ1=0.10和μ2=0.40，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，开始时滑板紧靠槽的左端，P2静止在粗糙面的B点，P1以v0=4.0 m/s的初速度从A点沿弧面自由滑下，与P2发生弹性碰撞后，P1处在粗糙面B点上，当P2滑到C点时，滑板恰好与槽的右端碰撞并与槽牢固粘连，P2继续滑动，到达D点时速度为零，P1与P2视为质点，取g=10 m/s2．问：
（1）P2在BC段向右滑动时，滑板的加速度为多大？
（2）BC长度为多少？N、P1和P2最终静止后，P1与P2间的距离为多少？
析与解：此题涉及多个物理过程和多个研究对象的问题.在这个物理情景中P1先以一定的速度向下滑动，满足机械能守恒，这时P2与凹槽是静止不动的；运动到B点时P1与 P2，由于是弹性碰撞，碰后两者交换速度，此后P2向右作匀减速直线运动，而P1与凹槽保持相对静止一起以初速度为0向右做匀加速运动；当P2运动到C点时，凹槽由于碰撞而静止，P2继续向右运动到D点，P1继续向右作匀减速直线运动而静止，P2返回到CB段做匀减速运动也最终静止.
(1）P1滑到最低点速度为v1，由机械能守恒定律有：
1 2mv20+mgR=1 2mv21,
解得：v1=5 m/s
P1、P2碰撞，满足动量守恒，机械能守恒定律，设碰后速度分别为
v1′、v2′
mv1=mv1′+mv2′,1 2mv21=
1 2mv1′2+1 2
mv2′2.
解得： v1′=0,v2′=5 m/s
P2向右滑动时，假设P1保持不动，对P2有：f 2=μ2mg=4m （向左）
对P1、M有:f =(m+M)a2,a2=f m+M=
4m 5m=0.8 m/s2.
此时对P1有：f 1=ma=0.80m
（2）P2滑到C点速度为v2′，由mgR=
1 2mv2′2,
得
v2′=3 m/s.
P1、P2碰撞到P2滑到C点时，设P1、M速度为v，由动量守恒定律：
mv2=(m+M)v+mv2′,
解得： v=0.40 m/s
对P1、P2、M为系统
f2L=1 2mv22-1 2
mv2′2+1 2(m+M)v2
代入数值得： L=1.9 m
滑板碰后，P1向右滑行距离： s1=
v2 2a1=0.08 m
P2向左滑行距离： s2=v2′2 2a2
=1.125 m
所以P1、P2静止后距离： Δs=L-s1-s2=0.695 m.
点评：涉及多个研究对象的综合问题，可以将其拆成局部研究与整体研究，用物理术语来说就是子系统与大系统，即通常所说的整体法与隔离法.一步一步地操作很重要，要用“拆”的思想把复杂的物理问题拆成几个简单的子问题研究，把问题简化.碰撞过程是一个短暂的瞬间过程，平常我们称之为“咔嚓”过程，满足动量守恒的条件，但这个作用过程往往有大量的机械能损失.
4．“循环式”过程题――往复
“循环式”过程题就是物理情景中涉及的物理过程在不停地往返循环出现.解决这类问题一般有这样两种方法：一是一个过程一个过程分析，也就是过程分段法；二是对整个物理过程分析，即过程整体法.
例4 一倾角为θ＝45°的斜面固定于地面，如图4所示，斜面顶端离地面的高度h0＝1 m，斜面底端有一垂直于斜面的固定挡板.在斜面顶端自由释放一质量m＝0.09 kg的小物块（视为质点）.小物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝0.2.当小物块与挡板碰撞后，将以原速返回.重力加速度g＝10 m/s2.在小物块与挡板的前4次碰撞过程中，挡板给予小物块的总冲量是多少？
析与解：由于挡板的碰撞，使得小物块往复地在斜面上来回运动.具体解法如下：
设小物块从高为h处由静止开始沿斜面向下运动，到达斜面底端时速度为v.由能量守恒可得
mgh=1 2mv2+μmgcosθh sinθ
以沿斜面向上为动量的正方向.按动量定理，碰撞过程中挡板给小物块的冲量
I=mv-m(-v)
设碰撞后小物块所能达到的最大高度为h′，则
1 2mv2=mgh′+μmgcosθh′ sinθ
同理，有
mgh′=1 2mv′2+μmgcosθh′
sinθ
I′=mv′-m(-v′)
式中，v′为小物块再次到达斜面底端时的速度，I′为再次碰撞过程中挡板给小物块的冲量.由以上各式可得
I′=kI
式中 k=tanθ-μ tanθ+μ.
由此可知，小物块前4次与挡板碰撞所获得的冲量成等比级数，首项为
I1=2m2gh0(1-μcotθ)
总冲量为I=I1+I2+I3+I4=I1(1+k+k2+k3)
由 1+k+k2+…+kn-1=1-kn 1-k
得I=1-k4 1-k2m2gh0(1-μcotθ)
代入数据得 I=0.43(3+6)N•s.
点评：对于这类综合题，我们可先分析一个“完整”的子过程，然后进行综合分析求解.具体的这个问题中，分析一个“完整”的子过程，我们发现小物块每次与挡板碰撞所获得的冲量成等比级数，这是一个普遍的规律，我们就可利用这个普遍的规律进行综合求解.
三、抓过程分析就抓住了高考
综上所述，年每高考的物理压轴题均突出考查了学生对物理过程分析的能力，是属于运动“过程型“综合题，其关键就是要抓住物理情景中出现的运动状态与运动过程，利用最基本的拆的思想，将物理过程拆成几个简单的子过程，一步一步，一个程序一个程序地列出相关的式子进行求解.
在学生学习高中物理知识的过程，不对物理过程进行分析，盲目地套用数学公式的做法是错误的.反之，只对物理过程进行定性分析，不对其进行定量分析有时也得不出正确的结论.应用合适的数学模型和公式也是思维的一个重要技巧，运用定性分析与定量分析相结合来分析物理过程.
在平时的物理教学过程中要要突出力学知识的基础地位，把物理知识基础工程搞得扎扎实实，引导学生对物理过程的分析，重在“过程”的剖析，重视对基本物理过程的分析.在教学中应采用“慢镜头”式的过程分析进行示范，从而进一步培养和提高学生的思维能力.在解题时要抓住物理情景中出现的“状态、过程与系统”.任何“过程型“综合题都是由最简单的物理过程、最简单的物理知识叠加而成的.每当考试时，要打有准备之仗，认真、踏实进行全面复习，对所有知识进行梳理，形成知识的网络，胸有成竹、充满信心走进考.