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2019年2月23日，周六。微主研究了“衡中同卷”2019全国高三统一联合考试理综试卷的第21题。作为理综试卷物理选择部分的压轴题，该题是一道能量守恒选择题，以弹簧摆为物理模型，考察重力势能、弹性势能、动能、重力、弹力、向心力等相关知识点，覆盖面很广。但是本题给出的参考答案和解析却不能恭维。 这说明命题人似乎不太清楚弹簧摆的运动实质。 一、试题回放 二、参考答案 AB 三、参考解析 四、问题辨析 弹簧摆的运动非常复杂，自有一套规律约束，不能简单套用单摆模型或圆周运动模型。 微主在MSC.MORKING MODEL 2D中按照题设条件进行建模分析，参数如下： 重力加速度为10m/s^2； 小球的质量为1kg 弹簧的原长为2米，劲度系数为5N/m，伸长量为2m，静止时总长为4米； 小球的水平初速度为8.94m/s。 随后，以200帧/秒的速度记录弹簧摆运动的轨迹，得到如下图所示的轨迹图。 显然弹簧摆的运动十分复杂，但是可以运用运动合成与分解的基本原理，把弹簧摆的运动分解为两个简单的分运动： 在弹簧的伸展方向上，装置可以近似看做一个弹簧振子，其运动遵循弹簧振子的振动规律；这个分运动近似为简谐运动。 装置在水平方向上可以近似看做一个单摆，其运动遵循单摆的振动规律；这个分运动也近似为简谐运动。 两个互成角度的简谐运动的合成，其轨迹必然为李萨如图。 五、结论 就本题给出的参数，小球始终在悬挂点的下方运动，最高点的速度也不为零，小球的高度不可能到达或超过悬挂点。 因此，本题的答案只能为A。 六、命题建议 弹簧摆的运动实际上是沿弹簧方向的弹簧振子振动与单摆左右振动的合成，得到的是美妙绝伦的李萨如图。微主建议命题专家在命制类似试题时，一定要根据题设进行建模分析，确保问题设计与实际情况相吻合。 | 创客焦作 | 河南创客焦作是焦作市创客教育名师工作室的微信公众平台，以创客教育为主要研究方向，分享创客案例，讲解创新方法，启迪创意设计，开展科学探究，组织社会调查，指导论文写作，参加创客大赛和专利申请，发现、培养和成就一批具有创新潜质的学生。 河南公众号码：chuangkejiaozuo 河南名师博客：http://blog.sina.com.cn/updays
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