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摘要:本文主要论述运用物理学科思想剖析2022年全国乙卷压轴题并对试题所涉及的问题进行了拓展延伸，旨在强调学科思想的重要性.
关键词:物理学科思想,对称思想,守恒思想,微元累加思想,类比思想,逻辑推理思想
例题如图1(a)，一质量为m的物块A与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上;物块B向A运动，t=0时与弹簧接触，到t=2t0时与弹簧分离，第一次碰撞结束，A、B的v－t图像如图1(b)所示．已知从t=0到t=t0时间内，物块A运动的距离为0.36v0 t0．A、B分离后，A滑上粗糙斜面，然后滑下，与一直在水平面上运动的B再次碰撞，之后A再次滑上斜面，达到的最高点与前一次相同．斜面倾角为θ(sinθ=0．6)，与水平面光滑连接．碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内．求:(1)第一次碰撞过程中，弹簧弹性势能的最大值;
(2)第一次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值;
(3)物块A与斜面间的动摩擦因数.
解析(1)分析题意可得B与A相互作用时，弹簧先被压缩后伸长，故B先做加速度逐渐增大的减速运动，后做加速度逐渐减小的减速运动;由物理学科对称思想可知，A先做加速度逐渐增大的加速运动，后做加速度逐渐减小的加速运动，当弹簧恢复原长时A、B分离．故当A、B共速时，弹簧压缩最短弹性势能最大．由物理学科守恒思想可知，整个过程系统水平方向不受外力，故动量守恒;又由于系统无机械能损失，故机械能守恒;故有:
mB·1．2v0=(mB+m)v0Epmax=mB(1．2v0)2－(mB+m)v联立解得:mB=5m Epmax=0．6mv
拓展假设题设情景中光滑水平面足够长，B与弹簧接触即粘连，则A、B的v－t图像如图2，这是因为系统水平方向不受外力，系统质心做匀速直线运动，而A、B关于质心做机械振动，由物理学科对称思想可知，A、B运动的v－t图像一定关于质心v-t图像对称的(2)第一次碰撞过程中，在A、B共速时刻弹簧压缩量最大，最大值为A、B运动位移之差，x=xA-xB，同一时刻弹簧对A、B的弹力大小相等，根据牛顿第二定律:F=ma可知同一时刻:aA=5aB
则同一时刻A、B的的瞬时速度分别为:vA=aAtvB=1．2v0－ 根据物理学科微元累加思想，可得:位移速度等在时间上的积累，xA=0．36v0 t0，由物理学科类比思想可得:
xB=1．2v0 t0－=1．128v0 t0第一次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值:Δx=xB－xA=0．768v0 t0
(3)物块A第二次到达斜面的最高点与第一次相同，由物理学科对称思想可知物块A第二次与B分离后速度大小仍为2v0，方向水平向右．由物理学科守恒思想、建模思想可得A、B再次相互作用系统动量守恒、机械能守恒，设物块A第一次滑下斜面的速度大小为v'A，设向右为正方向，根据动量守恒定律可 -mv'A+5m·0．8v0=m·2v0+5mv'B
根据能量守恒定律可得mv'+5m·(0．8v0)2=m(2v0)2+5mv'联立解得v'A=v0由物理学科对称思想有:(2v0)2 v=2(gsinθ+μgcosθ)2(gsinθ-μgcosθ)解得:μ=0．45分析可得:
a1=gsinθ+μgcosθ=9．6m/s2，a2=gsinθ-μgcosθ=2．4m/s2即a1=4 a2，从物理学科逻辑推理思想得知:每次A上斜面前的速度始终为下斜坡后速度的两倍.拓展若光滑水平面上足够长，A、B发生作用均在水平面上，则最终A、B分别做什么运动?
解析由－mv'A+5m·0．8v0=m·2v0+5mv'B及v'A=v0，可得:v'B=0．2v0，方向向右A物体第二次下坡后速度为v0方向向左，取向右方向为正由物理学科守恒思想可得:mv0+5m·0．2v0=m·v″A+5mv″Bmv+5m·(0．2v0)2=mv″+5mv″解得:v″A=v0，方向向右，v″B=－0．2v0，方向向左.由前面结论可知，A第三次下坡后的速度为0．5v0，方向向左，可以追上B发生作用.由物理学科守恒思想可得:取向左方向为正，m(0．5v0)+5m·0．2v0=m·v‴A+5mv‴Bm(0．5v0)2+5m·(0．2v0)2=mv‴+5mv‴得:v‴A=0，v‴B=0．3v0，方向向左最终A静止，B向左做0．3v0的匀速直线运动.大物理教学观强调的物理教学，教的是物理思想，物理公式和定理、定律均是物理思想的客观呈现，运用它们解决物理问题就是物理思想的应用，这种应用是符合客观实际的，是科学的．经过系统的物理学习及物理学科思想应用，对学生将来处理生产生活问题产生巨大影响，并始终处于一种正确的导向位置．一道高考题考查了学生运用多种物理学科思想解决问题的能力，这就是高考试题选拨功能的重要体现.
参考文献:
［1］人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心．普通高中课程实验教科书·物［M］．北京:人民教育出版社，2010.
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