以一道高考題為切入點分析一類力學(xué)問題
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考試是考生在規(guī)定時間內(nèi)獨立解題的一種活動，因此在每屆高三二摸或二模后我都要安排課堂教學(xué)時間讓學(xué)生完成這樣的學(xué)習(xí)任務(wù)：以某一題目或某一物理模型為抓手，多角度切入知識點、能力點，在同學(xué)與同學(xué)、同學(xué)與老師間互動中，達到復(fù)習(xí)、鞏固知識和提高技能的目的，同時也訓(xùn)練了學(xué)生發(fā)散式思維.現(xiàn)從2023年廣東高考物理卷第8題入手、多維度切入，以打開學(xué)生思維的閥門，以點帶面達到復(fù)習(xí)鞏固的效果.
14圓弧滑道特點：圓弧最高點的切線豎直，最低點的切線水平，與水平軌道平滑相接．
一、原題考了些什么
2023年廣東高考物理卷第8題：（多選題）人們用滑道從高處向低處運送貨物.如圖1所示，可看作質(zhì)點的貨物從14圓弧滑道頂端p點靜止釋放，沿滑道運動到圓弧末端Q點時速度大小為6m/s .已知貨物質(zhì)量為20kg，滑道高度 h為4m，且過Q點的切線水平，重力加速度取10m/s2.關(guān)于貨物從 P點運動到 Q點的過程，下列說法正確的有（ ）
A.重力做的功為360J
B.克服阻力做的功為440J
C.經(jīng)過Q點時向心加速度大小為9m/s2
D.經(jīng)過Q點時對軌道的壓力大小為380 N
1.原題（答案為BCD）考查了：
A、B選項考查了功，C選項考查了向心加速度，D選項考查了牛頓第二定律等內(nèi)容．
2.原題的物理情景不變，改變選擇項，還可以考查那些知識點？
下列說法正確的有（答案為ABCDE）
A.貨物發(fā)生的位移為42m，方向由P指向Q （位移矢量）
B.貨物走過的路程為2πm （路程標(biāo)量）
C.重力的功率先增大后減?。ㄋ矔r功率）
D.動量的變化量為120kg·m/s，方向向上（動量的變化量）
E.貨物先失重后超重（失重與超重）
二、14圓弧滑道是一個固定物，圓弧滑道可以光滑也可以不光滑，以滑道為載體立意命題
1.引入一種相關(guān)物理運動，與原題物理運動對比考查相關(guān)知識．
【例1】 用一條材料和粗糙程度與圓弧滑道一樣的直線滑道連接PQ，如圖2所示，貨物從P點沿直線滑道運動到Q點時的速度（ ）
A.等于6m/s
B.大于6m/s
C.小于6m/s
D.無法確定
【提示】圓弧軌道上貨物克服摩擦力做功大于直線軌道上克服摩擦力做功，根據(jù)動能定理可得答案．
【答案】B
【例2】 如圖3所示，豎直平面內(nèi)有一半徑為R的四分之一圓軌道與水平軌道相切于最低點B.一質(zhì)量為m的小物塊從軌道最高點A由靜止滑下，沿軌道運動至C處停下，B、C兩點間的距離為R，小物塊與圓軌道及水平軌道之間的動摩擦因數(shù)相同.現(xiàn)用始終沿軌道切線方向的力推動物塊，使物塊緩慢由C處重返A(chǔ)處，重力加速度為g，設(shè)推力做的功至少為 W，則（ ）
A.W=mgR B.mgR<W<2mgR
C.W=2mgR D.W >2mgR
【解析】 設(shè)物塊克服AB段摩擦力做功Wf，物塊從A到C過程，根據(jù)動能定理得mgR-μmgR-Wf=0，解得Wf=mgR-μmgR，從C到A過程，物塊克服BA段摩擦力做功W'f，根據(jù)動能定理得W-mgR-μmgR-W'f=0，解得W=mgR+μmgR+W'f，顯然W >mgR，物塊從A到B做圓周運動，根據(jù)向心力知識可知物塊受到的支持力比緩慢運動時大，所以克服摩擦力做功Wf>W'f，可得W<2mgR，綜上所述mgR<W<2mgR，故選B．
【答案】B
2.設(shè)計相關(guān)運動，使物理問題圍繞14圓軌道呈現(xiàn)出來．
（1）巧用14圓軌道最低端的水平切線，與平拋運動結(jié)合．
【例3】 如圖4所示，兩半徑皆為R的14圓軌道裝置豎直固定.A、B為AB弧的最高點和最低點，圓心為O'，CD弧的圓心為O，B、O、C在同一水平線上，BO間距離為d（ d < R ）.游戲選手在O'圓軌道上某一位置釋放小球，小球砸在圓O軌道上還能彈回到B點又沿圓O'軌道回到釋放點，選手立刻收回小球即為游戲成功.某次有一選手把小球從某一位置釋放，忽略空氣阻力，小球可視為質(zhì)點，重力加速度為g.小球與圓形軌道發(fā)生彈性碰撞，該選手要想游戲成功，小球應(yīng)從多高位置釋放.
【解析】 設(shè)小球過B點的速度為υ0，以υ0的初速度作平拋運動，以υ的速度與CD軌道發(fā)生彈性碰撞，反向延長線必過圓心O，由平拋運動規(guī)律得 x=2d，x=υ0t．
由幾何關(guān)系y=R2-d2，又y=12gt2
解得υ0=d2gR2-d2 .
設(shè)小球在圓軌道上（或A的正上方）以與B點相距h高的位置釋放，由機械能守恒得 mgh=12mυ20
解得h=d2R2-d2 .
（2）巧用14圓軌道最高端的豎直切線，與豎直上拋運動結(jié)合.
【例4】 如圖5所示，abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道，ab水平，長度為2R；bc是半徑為R的四分之一圓弧，與ab相切于b點.一質(zhì)量為m的小球，始終受到與重力大小相等的水平外力的作用，自a點處從靜止開始向左運動。（剩余2086字）