2019年安徽省初中物理学业水平考试第12小题解析与反思

2019年安徽省初中物理学业水平考试第12小题解析与反思
【原题】
12.如图所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属小球。

O点是弹簧保持原长时小球的位置。

压缩弹簧使小球至A位置,然后释放小球，小球就在AB间做往复运动(已知AO=OB)。

小球
从A位置运动到B位置的过程中，下列判断正确的是
A.小球的动能不断增加
B.弹簧的弹性势能不断减少
C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等
D.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
【考点】动能和势能的大小变化；动能和势能的相互转化与守恒．
【分析】
（1）动能的大小与物体的质量、速度有关，即质量越大，速度越大，所以动能越大。

（2）弹性势能的大小与物体的形变程度有关，形变程度越大，弹性势能越大；（3）水平台面光滑，且AO=OB，说明没有机械能转化为内能，整个系统能量守恒。

【解答】
解：由题知，O点是弹簧保持原长时小球的位置，则AO段弹簧处于压缩状态，OB段弹簧处于拉伸状态；
小球从A运动到O的过程中，弹簧逐渐恢复原状，形变程度变小，弹性势能变小，小球所受弹力方向向右、速度不断增大，动能变大，此过程中弹性势能转化为动能；到达O点时，弹簧恢复原长，弹性势能为零，小球所受弹力为零，此时速度最大，动能最大；
小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉长，形变程度变大，弹性势能变大，此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小，动能变小，此过程中动能转化为弹性势能；
则小球从A位置运动到B位置的过程中：
A．小球的动能先增加后减少，故A错误；
B．弹簧的弹性势能先减少后增大，故B错误；
C．小球运动到O点时的动能（最大）与此时弹簧的弹性势能（为零）不相等，故C错误；
D．水平台面光滑，且AO=OB，说明没有机械能转化为内能，小球和弹簧组成的整体机械能守恒，所以在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不
变，故D正确。

故选：D。

【点评】此题考查动能和势能的转化与守恒，知道并理解小球在该过程中的速度变化是解决该题的关键。

难度系数0.30
【反思】
2014年安徽中考物理第15题也考到了弹簧振子：
15．在光滑的水平台面上，一轻质弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O 点是弹簧保持原长时小球的位置。

开始时通过小球压缩弹簧到A位置(已知AO=BO )，释放小球，研究小球在水平方向上的受力和运动情况,则 ( )
A.小球从A运动到O的过程中所受弹力方向向右、速度不断增大
B.小球从O点运动到B的过程中所受弹力方向向右、速度不断减小
C.小球运动到B点时将停止运动并保持静止
D.小球在运动过程中所受弹力的方向保持不变
初中物理实验室没有这个装备，我看到黄山市歙县中学是用两根弹簧一左一右、一推一拉，再结合单摆做成的弹簧振子，振动时间很长，很稳定，但我觉得太复杂。

改水平为竖直，选取一根弹簧，下挂200g的钩码，一下了将弹簧拉长到原来的5倍之多，引起学生的一片惊叹；再将钩码托高3倍长度，松手后，钩码便上下振动起来，实现了对弹簧振子实验的模仿，学生的探知欲望一下了被激发出来。

讲题时借助“101教育”演示文稿自带的插播学科工具中的“弹簧振子”动画，做出如图所示的仿真实验：
（a) (b) (c) 通过实验，学生观察到弹簧振子的运动轨迹、弹簧长度的变化、速度的变化，就能分析得出弹力的变化，本题的解答也随之浮出水面：从（a)图到（b）图的过程中弹力方向右，速度从0增至最大；从（b）图到（c）图的过程中弹力方向改为向左，速度从最大降至0；（c）图中小球速度为零，处于静止但不能保持，受到向左的弹力作用。

本实验还能实现能量转化的过程分析：弹性势能转化为动能，动能又转化为弹性势能，在弹性势能与动能的相互转化中实现往复振动。

本题是从力的角度对弹簧振子进行分析，今年的安徽中考第12题是从能的角度对弹簧振子进行分析。

考虑到初高中衔接，弹簧振子的实验有必要给初中的孩子补上这一课，要让孩子走上考场，遇到这类题，知道弹簧振子的运动规律。

许来顺
2019年7月30日星期二。