2023年山東高考物理第15題分析

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---2023年山東高考物理第15題分析

2023年山東高考物理第15題15.電磁炮滅火消防車（圖甲）采用電磁彈射技術(shù)投射滅火彈進(jìn)入高層建筑快速滅火。電容器儲存的能量通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化成滅火彈的動能，設(shè)置儲能電容器的工作電壓可獲得所需的滅火彈出膛速度。如圖乙所示，若電磁炮正對高樓，與高樓之間的水平距離L=60m，滅火彈出膛速度v0=50m/s，方向與水平面夾角θ=53o，不計(jì)炮口離地面高度及空氣阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，sin53o=0.8。（1）求滅火彈擊中高樓位置距地面的高度H；（2）已知電容器儲存的電能E=?CU2，轉(zhuǎn)化為滅火彈動能的效率

，滅火彈的質(zhì)量為3Kg，電容,電容器工作電壓U應(yīng)設(shè)置為多少？

牽動近1300萬學(xué)子的2023年高考一結(jié)束，各地高考試題隨即成為大眾關(guān)注和熱議的話題。我國自主研發(fā)的電磁炮滅火消防車出現(xiàn)在山東物理卷高考試題上,彰顯了這一全新的消防裝備對于提升消防行業(yè)科技水平的重大意義。

電磁炮滅火消防車是為了解決目前緊急時刻常規(guī)消防滅火裝備“進(jìn)不去、展不開、夠不著、響應(yīng)速度慢以及危及消防人員生命安全”等問題而研制的遠(yuǎn)距離、快捷高效、綠色環(huán)保的滅火裝備。電磁炮滅火消防車屬于全球首創(chuàng)，它采用電磁彈射技術(shù)，連續(xù)將滅火彈遠(yuǎn)距離精準(zhǔn)發(fā)射到著火點(diǎn)，通過滅火彈迅速噴射高效滅火劑而實(shí)現(xiàn)高效滅火。該產(chǎn)品具有體積小，安全、方便靈活，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。

一、對題目的認(rèn)識

2023年山東省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試試題圍繞物理學(xué)科核心素養(yǎng)評價體系，凸顯科學(xué)素養(yǎng)立意，實(shí)現(xiàn)教學(xué)和高考的良性互動。試題在素材選取、情景創(chuàng)設(shè)、呈現(xiàn)方式等方面都體現(xiàn)了時代特征。第15題是計(jì)算題的第一個題，以我國自主研發(fā)的電磁炮滅火消防車采用電磁彈射技術(shù)投射滅火彈進(jìn)入高層建筑快速滅火為情境，能夠激起學(xué)生的好奇心與求知欲。

它在高考題中出現(xiàn)不僅意味著我國將電磁炮高新技術(shù)由軍工延伸為民用的極大自信，更加彰顯了我國以人為本的大國氣度。

電容器儲存的能量通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化成滅火彈的動能，設(shè)置儲能電容器的工作電壓可獲得所需的滅火彈出膛速度。這樣即使對電磁炮不甚了解，也是完全可以根據(jù)所給信息做對本題的。本題題干簡明精干，表述準(zhǔn)確，簡潔明了，非常完美的契合了我們物理學(xué)讓復(fù)雜的問題簡單化的真諦。作為計(jì)算題第一個題題目難度不是很大，這樣就為考生提供一個穩(wěn)定心態(tài)的作用。因此試題規(guī)劃非?？茖W(xué)，電磁炮由軍用改為民用，突出了物理學(xué)科核心素養(yǎng)，凸顯了立德樹人的根本目標(biāo)。二、試題指向

本題主要考查的知識點(diǎn)拋體運(yùn)動和能量轉(zhuǎn)化與守恒，具體涉及斜拋，運(yùn)動的合成與分解，電容器儲能，電磁感應(yīng)以及能量轉(zhuǎn)化與守恒的知識.高中物理課程應(yīng)在義務(wù)教育的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展。試題緊扣課程標(biāo)準(zhǔn)和高考評價體系，準(zhǔn)確把握其精神內(nèi)涵，聚焦物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等物理學(xué)科核心素養(yǎng)，注重引領(lǐng)中學(xué)物理教學(xué)重視必備知識教學(xué)和關(guān)鍵能力培養(yǎng)，注重聯(lián)系實(shí)際、關(guān)注生活變化、關(guān)心社會發(fā)展與科技進(jìn)步，以期滿足學(xué)生終身發(fā)展的需求。聚焦關(guān)鍵能力考查，突出思維品質(zhì)與創(chuàng)新精神，實(shí)現(xiàn)從“考知識”向“考能力”的轉(zhuǎn)變，是近年來高考命題改革最顯著的特征，也是高考綜合改革最大的創(chuàng)新之處。

在2020年修訂的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中對這一部分的要求是體會將復(fù)雜運(yùn)動分解為簡單運(yùn)動的物理思想，能分析生活中的拋體運(yùn)動。學(xué)業(yè)質(zhì)量水平分為1-5級，其中學(xué)業(yè)質(zhì)量水平4是用于高等院校招生錄取的學(xué)業(yè)水平等級性考試的命題依據(jù)，具體要求能將實(shí)際問題中的對象和過程轉(zhuǎn)換成所學(xué)的物理模型；能對綜合性物理問題進(jìn)行分析和推理，獲得結(jié)論并作出解釋；能恰當(dāng)使用證據(jù)證明物理結(jié)論；能對已有結(jié)論提出有依據(jù)的質(zhì)疑，采用不同方式分析解決物理問題。

高考命題依托高考評價體系，進(jìn)一步深化關(guān)鍵能力和學(xué)科素養(yǎng)的考查，有效鑒別學(xué)生的思維品質(zhì)、高階思維能力和創(chuàng)新潛能；通過優(yōu)化考查內(nèi)容、豐富呈現(xiàn)方式、創(chuàng)新設(shè)問角度、創(chuàng)設(shè)新的題型等途徑，從思維能力的過程性、思維過程的可視性、材料信息的豐富性、試題要素的靈活性、解題路徑的多樣性等方面增強(qiáng)試題的開放性和探究性，鼓勵學(xué)生多角度主動思考、深入探究，發(fā)現(xiàn)新問題、找出新規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)和備考中減少死記硬背和“機(jī)械刷題”，培養(yǎng)高階思維能力和知識遷移應(yīng)用能力。高考試題考查的關(guān)鍵能力包括但不限于信息獲取與加工、邏輯推理與論證、科學(xué)探究與思維建模、批判性思維與創(chuàng)新思維、語言組織與表達(dá)等。三、試題突破

1、

審題方法

審題是以閱讀題目為基礎(chǔ)，不能就字讀字，應(yīng)邊讀邊想，對一些關(guān)鍵性詞、句特別引起注意。②注意審清題目中的隱含條件。

任何物理問題，都是特定物理?xiàng)l件和范圍內(nèi)根據(jù)物理現(xiàn)象的變化具體擬定的，一部分題目條件可直接給出，也有一部分條件隱含在一個或幾個明顯條件的背后，如果不找出和利用這些隱含條件，就會導(dǎo)致解題錯誤甚至無法求解。①注意審明題目中關(guān)鍵性字句，并認(rèn)真思考、斟酌。本題中電容器儲存的能量通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化成滅火彈的動能，設(shè)置儲能電容器的工作電壓可獲得所需的滅火彈出膛速度。③注意審清物理過程的臨界狀態(tài)，形成正確的物理情景。

有很多物理問題都涉及臨界狀態(tài)，由于臨界狀態(tài)是“問題”引發(fā)和突變的關(guān)鍵所在，在物理問題中又帶有隱蔽性，稍不留心就導(dǎo)致錯解。因此，解決此類問題時，要審清題意，弄清物理過程，特別要注意臨界狀態(tài)的分析，找出轉(zhuǎn)折點(diǎn)，抓住承前啟后的物理量，確定臨界點(diǎn)。抓住了這一關(guān)鍵，問題這會迎刃而解了。④審題時注意畫好示意圖（情景圖）。2、解題思路①選取研究對象

不論是力學(xué)問題、熱學(xué)問題、電學(xué)問題或其它問題，都有一個選擇和確定研究對象的問題，研究對象或是某一個物體，或是某一個物體系。有的問題始終都是同一研究對象，而有的問題在不同階段應(yīng)選取不同的研究對象。②建立物理模型

實(shí)際中的物理現(xiàn)象一般都很復(fù)雜，為了解決它，常常需要忽略一些次要因素，建立物理模型。例如質(zhì)點(diǎn)、理想氣體、理想變壓器、光滑平面、不可伸長的細(xì)繩、不計(jì)質(zhì)量的輕彈簧等等都是理想模型，對一個具體物理問題，在確定了研究對象后，首先考慮就是建立怎樣的物理模型。本題就是一個斜拋模型。③物理狀態(tài)和物理過程的分析

狀態(tài)是某個時刻相對應(yīng)的，過程則是與某一時段相對應(yīng)的，任何一個物理過程，都有始末兩個狀態(tài)，分析物理問題，很重要的就是分析相應(yīng)的物理過程及其中的某幾個狀態(tài)，并用狀態(tài)參量來描述。一個具體的物理問題，簡單的可能只討論某一確定狀態(tài)下的各參量間關(guān)系，例如討論穩(wěn)恒電流電路中某一特定狀態(tài)下的電流、電壓、電阻間的關(guān)系等。復(fù)雜些的問題則要發(fā)生某些物理變化，分析這個變化過程始終遵守某個物理規(guī)律的簡單過程還是分為若干階段，不同階段遵守不同物理規(guī)律的復(fù)雜過程。對每個具體過程，都至少要分析始、末狀態(tài)，還要注意相鄰物理過程等等，這些都分析清楚，一般問題已經(jīng)基本解決了。④解題規(guī)律的選擇

在對物理狀態(tài)、過程分析的基礎(chǔ)上，再選擇適用的物理規(guī)律。同一個問題，可以從不同角度去考慮，它可能遵守幾個不同的物理規(guī)律，例如一個關(guān)于運(yùn)動和力的問題，可以通過受力分析，求出物體的加速度，再通過運(yùn)動學(xué)公式去求解，也可以從功與能量的關(guān)系去討論，還可以從動量和動量變化的觀點(diǎn)去解決。因此，同一個問題就可能有幾種不同的解決方法，這些方法雖然都可以解決問題，但難易程度卻不盡相同，從中選擇一種最簡便的方法，就可取得事半功倍的效果。3、解題方法與技巧(1).解題規(guī)范

物理問題就是考察你對概念掌握得是否很準(zhǔn)確，對物理的過程分析得是否很清楚。即解題的思路是否很清晰。在實(shí)際中要求同學(xué)們按以下程序解題：①、在審題與分析物理過程時，要形成正確的物理情景。畫出情景草圖（畫出始末狀態(tài)，標(biāo)已、未知量，找隱含、臨界條件）②、認(rèn)真進(jìn)行受力分析（電路分析、光路分析、畫受力圖、電路圖、光路圖）

③、解題要按以下程序：

★有時要多次選取過程列方程，都必須交代，注意一個過程對應(yīng)一個方程。

★注意符號運(yùn)用要規(guī)范，要有必要的文字說明。

解××方程，得××結(jié)果（檢驗(yàn)結(jié)果是否符合題意，若是負(fù)號要加以說明）

對于××物體，在××過程（交代對象、交代研究過程）

由××規(guī)律，列××方程（必須是原理方程）

注意做到“四要四不要”：⑴要列有效式而不是公式，﹙結(jié)合題意列有效式﹚⑵要原始式，而不是變形式⑶方程要完備，不要一開始就代數(shù)字運(yùn)算⑷要原始方程聯(lián)立求解，不要用聯(lián)等式

按以上思路順序和規(guī)范解題，能有效的提高解題的效率和準(zhǔn)確率，提高得分率具體分析

題目中電磁炮滅火消防車采用電磁彈射技術(shù)投射滅火彈進(jìn)入高層建筑快速滅火加上乙圖的彈道圖，明顯說明本題考查的是斜拋運(yùn)動，類比平拋運(yùn)動的處理方法，對其進(jìn)行運(yùn)動的合成與分解，從而對速度在水平和豎直方向上進(jìn)行分解。重力加速度的方向豎直向下，初速度方向向上，因此做豎直上拋運(yùn)動，即勻減速直線運(yùn)動。水平方向上沒有加速度，做勻速直線運(yùn)動。根據(jù)水平方向的位移求出運(yùn)動時間，然后代入豎直上拋，即勻減速直線運(yùn)動，由運(yùn)動學(xué)公式即可求出滅火彈擊中高樓位置距地面的高度。

擴(kuò)展：題目難度不大，關(guān)鍵點(diǎn)以題干信息呈現(xiàn)出來。第二問已知電容器儲存的電能

，轉(zhuǎn)化為滅火彈動能的效率

，滅火彈的質(zhì)量為

，電容

，電容器工作電壓U應(yīng)設(shè)置為多少？已知電容器儲存的電能公式，題目難度降低了。我們設(shè)想若沒有提供這個公式，我們的學(xué)生會怎樣？

關(guān)于第一問求滅火彈擊中高樓位置距地面的高度H。我們也可根據(jù)斜拋運(yùn)動的特點(diǎn)，已知距地面的高度H，求水平位移X，即電磁炮滅火消防車停放的位置?；蛘咭阎嗟孛娴母叨菻和水平位移X，求炮口的傾斜角θ。只要對運(yùn)動本質(zhì)弄清楚了，這些問題都可以輕松解決。

考查平拋運(yùn)動的基本規(guī)律，應(yīng)用運(yùn)動的合成與分解，分解速度和位移是解決平拋運(yùn)動和斜拋運(yùn)勸的解題思路；關(guān)注生活中的平拋、斜拋和類平拋運(yùn)動。四、山東近幾年同類考題分析2020山東物理：信息獲取能力，基于實(shí)際情況解決問題，數(shù)學(xué)計(jì)算能力，

三維空間理解，運(yùn)動分解提升.對斜上拋運(yùn)動，從拋出點(diǎn)到最高點(diǎn)的運(yùn)動可逆過程分析，看成平拋運(yùn)動，分析完整的斜上拋運(yùn)動，還可根據(jù)對稱性求解某些問題．16.（9分）單板滑雪U型池比賽是冬奧會比賽項(xiàng)目，其場地可以簡化為如圖甲所示的模型：U形滑道由兩個半徑相同的四分之一圓柱面軌道和一個中央的平面直軌道連接而成，軌道傾角為17.2°。某次練習(xí)過程中，運(yùn)動員以vM=10m/s的速度從軌道邊緣上的M點(diǎn)沿軌道的豎直切面ABCD滑出軌道，速度方向與軌道邊緣線AD的夾角α=72.8°，騰空后沿軌道邊緣的N點(diǎn)進(jìn)入軌道。圖乙為騰空過程左視圖。該運(yùn)動員可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，取重力加速度的大小g=10m/s2，sin72.8°=0.96，cos72.8°=0.30。求：(1)運(yùn)動員騰空過程中離開AD的距離的最大值d；(2)M、N之間的距離L。2021山東物理（2021·山東卷11）如圖所示，載有物資的熱氣球靜止于距水平地面H的高處，現(xiàn)將質(zhì)量為m的物資以相對地面的速度v0水平投出，落地時物資與熱氣球的距離為d。已知投出物資后熱氣球的總質(zhì)量為M，所受浮力不變，重力加速度為g，不計(jì)阻力，以下判斷正確的是（）A．投出物資后熱氣球做勻加速直線運(yùn)動B．投出物資后熱氣球所受合力大小為mgC．D．與動量和能量結(jié)合考查

2021山東物理

16.海鷗捕到外殼堅(jiān)硬的鳥蛤（貝類動物）后，有時會飛到空中將它丟下，利用地面的沖擊打碎硬殼。一只海鷗叼著質(zhì)量m=0.1Kg的鳥蛤，在H=20m的高度、以v0=15m/s的水平速度飛行時，松開嘴巴讓鳥蛤落到水平地面上。取重力加速度g取10m/s2，忽略空氣阻力。

（1）若鳥蛤與地面的碰撞時間

?t=0.005s，彈起速度可忽略，求碰撞過程中鳥蛤受到的平均作用力的大小F；（碰撞過程中不計(jì)重力）

（2）在海鷗飛行方向正下方的地面上，有一與地面平齊、長度L=6m的巖石，以巖石左端為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立如圖所示坐標(biāo)系。若海鷗水平飛行的高度仍為20m，速度大小在15m/s--17m/s之間，為保證鳥蛤一定能落到巖石上，求釋放鳥蛤位置的x坐標(biāo)范圍。

通過對生活情景或現(xiàn)實(shí)問題的真實(shí)再現(xiàn)，檢驗(yàn)?zāi)芊駥⑺鶎W(xué)到的東西推及其他以及在新的環(huán)境中應(yīng)用（熟練程度-運(yùn)用水平）2022年山東高考

由面到體，本題對空間想象能力考察要求高。關(guān)注點(diǎn)考點(diǎn)定位及情境設(shè)計(jì)-生產(chǎn)生活情境或科研問題的真實(shí)再現(xiàn)-生活中的拋體運(yùn)動強(qiáng)調(diào)具體問題具體分析及方法、能力的自主遷移：平拋-斜拋；一維----二維-----三維；單一-----復(fù)雜真實(shí)情境對能力要求的變化--建構(gòu)模型能力

五、對今后教學(xué)的啟示

：

把握備考方向，更新教學(xué)理念2020年10月，中共中央、國務(wù)院《深化新時代教育評價改革總體方案》提出深化考試內(nèi)容改革：穩(wěn)步推進(jìn)中高考改革，構(gòu)建引導(dǎo)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展的考試內(nèi)容體系，改變相對固化的試題形式，增強(qiáng)試題開放性，減少死記硬背和機(jī)械刷題現(xiàn)象。落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，服務(wù)新時代教育評價改革。2023年高考山東卷落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，加強(qiáng)價值引領(lǐng)，充分發(fā)揮教育評價積極導(dǎo)向作用，引導(dǎo)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展。縱深推進(jìn)高考內(nèi)容改革，強(qiáng)化基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性考查要求，加強(qiáng)考教銜接，落實(shí)新課程標(biāo)準(zhǔn)要求，服務(wù)人才自主培養(yǎng)質(zhì)量提升，助力拔尖創(chuàng)新人才造就。物理核心素養(yǎng)是物理學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。主要由物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個方面的要素構(gòu)成。物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵成分。

物理核心素養(yǎng)高考評價體系一核：立德樹人、服務(wù)選拔、導(dǎo)向教學(xué)——為什么考四層四翼考什么怎么考必備知識關(guān)鍵能力學(xué)科素養(yǎng)核心價值基礎(chǔ)性綜合性應(yīng)用性創(chuàng)新性高考評價體系：一核四層四翼物理學(xué)科考試內(nèi)容以“情境”為載體

高考評價體系規(guī)定了高考的考查載體——情境，以此來承載考查內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)考查要求。情境是運(yùn)用文字、數(shù)據(jù)、圖表等形式，圍繞一定主題加以設(shè)置的，為呈現(xiàn)解題信息、設(shè)計(jì)問題任務(wù)、達(dá)成測評目標(biāo)而提供的載體。通過關(guān)注日常生活、關(guān)注體育健康運(yùn)動，關(guān)注社會熱點(diǎn)、關(guān)注社會進(jìn)步、滲透愛國主義教育。以“情境”為載體的分層考試01強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性，引導(dǎo)考生重視基礎(chǔ)02注重綜合性，引導(dǎo)學(xué)生融會貫通。03增強(qiáng)應(yīng)用性，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)