换参简化运动 矢量凸显本质-《中学生数理化》高考理化2026年9月刊

命题研究 换参简化运动 矢量凸显本质 2026年高考河南卷第10题赏析与拓展 ■湖北省松滋市第一中学 刘万强（特级教师，正高级教师）郑建新 2026年高考河南卷第10题以智 为281.5m 能飞行器编队飞行表演为情境，以相对 C.飞行器N加速阶段的加速度大 运动为内核，借助数据表格呈现物理过 小为2.5m/s2 程，要求考生自主完成模型建构与参考 D.飞行器V与M的相对速度的 系转换，意在考查同学们的模型建构、 最大值为13.5m/s 科学推理与科学论证等科学思维。 解析：以飞行器M为参考系，分别 一、原题呈现 求出飞行器N在相邻2s内相对M的 题目（多选题）智能飞行器飞行 位移，如表2所示。因为X2一X1=X 表演中，两飞行器M、N位于同一高 -X2=X4-Xg=-10m,X5-X4= 度，沿同一直线同向匀速飞行。依据表 演要求，飞行器M保持飞行速度不变， -8m,X7-X6=X8-X7=Xg-X8 飞行器V先匀加速后匀减速调整与飞 =6m,所以飞行器N在0~8s内做 行器M的间距，20s以内完成调整。从 匀加速直线运动，在10s~18s内以 开始调整时计时，飞行器N传回的数据 一加速度做匀减速直线运动，在8s~ 如表1所示，则调整过程中()。 10s内的某时刻结束匀加速运动开始 A.第10s末飞行器N的速度达 做匀减速运动，以在8s~10s内的 到最大值 某时刻，飞行器N的速度达到最大值。 B.第7s末飞行器N与M的间距 以飞行器M为参考系，设飞行器V在 表1 时间/s 0 2 6 8 10 12 14 16 18 20 间距/m 281 294 297 290 273 248 227 212 203 200 200 表2 ts ta to t 时间 0~2s2s~4s 4s~6s6s~8s8s~10s10s~12s128~14s14s~16s16s~18s18s~20s 相对 X X2 X X X Xi X X8 X。 X1o 位移 13m 3 m -7m -17m -25m -21m -15m -9m -3m 0 命题研究 匀加速阶段的加速度为a1,则△x 3所示。 a1T2=-10m,解得a1=-2.5m/s2; 表3 设飞行器V在匀减速阶段的加速度为 能力层次 考查内容 a2,则△x'=a2T2=6m,解得a2= 从时间与间距数据表中提取 信息提取 1.5m/s2。以飞行器M为参考系，飞 相邻时间间隔内的相对位移 行器N在第6s末的速度v6= 将变速运动抽象为匀加速与 模型建构 匀减速两个阶段 X+X4=-6m/s,在第12s末的速 2T 灵活运用公式△x=aT2和 规律运用 v=vo+at 度012= X6+X1=-9m/s,则u6十 2T 以飞行器M为参考系，简化 参考系转换 相对运动的分析 a1t=v12一a2(6s-t),解得t=3s,即 在第9s末飞行器N的速度达到最大 本题的多项选择设置（选对但不全 值，且飞行器N相对于M的速度最大 的得3分)，既保证了基础得分率，又对 值v=|v6+a1t=13.5m/s,选项A 完整推理提出了要求。 错误，CD正确。第7s末飞行器N与 3.与试卷最后一道解答题形成能 力梯度呼应。 M的间距x=290m十06X1s+241× 2026年高考河南卷的最后一道解 (1s)2=282.75m,选项B错误。 答题（第15题）同样嵌套了相对运动 答案：CD (相对加速度为零)的分析。第10题重 二、试题评价 在考查相对运动的基本识别与计算，第 1.素养导向鲜明，凸显科学思维。 15题将相对运动嵌入弹性碰撞的复杂 本题以智能飞行器编队飞行表演 多物体多过程分析中，两题形成从“识 为情境，将相对运动的基本规律嵌入数 别相对运动”到“运用相对运动解决复 据表格之中。考生解答本题时，不能依 杂问题”的能力梯度，体现了命题的层 赖“背题型、套模板”的应试策略，而必 次性与系统性，也为同学们的复习备考 须从离散数据中自主建构“匀加速运动 指明了由基础向高阶递进的训练路径。 →匀减速运动”的物理模型。这充分体 三、原题拓展 现了2026年高考河南卷“基础考点‘翻 拓展1：情境迁移—相对加速度 新’”的命题趋势— 即便是选择题，也 为零的相对运动。 要求考生具备模型转化与条件分析的 例1（2026年高考河南卷第15 深层能力。 题节选)如图1所示，水平地面上的球 2.能力考查层次分明。 壳内下端有一小球，球壳的直径D= 本题对考生能力考查的层次如表 0.25m,上端距天花板的距离h= 5 命题研究 6m。现以初速度v。= 2m/s,小球相对球壳做向上的匀速直 11m/s把球壳连同小球 线运动，则相对位移x相对=D一d= 一起竖直向上抛出，球壳 v相对·△t,解得d=0.05m。 与天花板碰撞后经过 评析：解法1分别计算出小球与球 △t=0.1s,小球与球壳发 壳的位移大小并求和，需注意正负号： 生第1次碰撞。所有的 解法2直接利用相对速度恒定，一步求 碰撞均为弹性碰撞、时间 图1 解，过程简洁，物理意义清晰，充分体现 极短，不计球壳厚度和空气阻力，取重 了“换参”的优势。 力加速度g=10m/s2,求小球的直径。 拓展2：情境拓展 相对加速度 解法1：（以地面为参考系）从抛出 恒定的相对运动。 至球壳与天花板相碰，小球和球壳一起 例2如图2所示， 传送带 做竖直上抛运动，设二者的末速度大小 生产车间有一水平传送 为v,根据速度与位移的关系式得v一 带，传送带以速度1= v2=2gh,解得v=1m/s。球壳与天花 0.4m/s沿图示方向匀 小煤块一 板发生弹性碰撞后，球壳以原速率反 速转动，一小煤块（可视 弹，然后向下做匀加速直线运动，小球 为质点)以速度v。= 图2 继续上升。设小球的直径为d,从球壳 0.3m/s平稳滑上传送带，速度0。的 与天花板碰撞后到小球与球壳发生第1 方向与v1垂直。已知煤块的质量m= 1kg,煤块与传送带之间的动摩擦因数 次碰撞，对球壳有x1=v·△t十 28. μ=0.2，取重力加速度g=10m/s2,传 1 (△t)2,对小球有x2=-·△t+2g· 送带的宽度和长度均足够大。下列关 于煤块在传送带上滑动留下的划痕的 (△t)2,小球与球壳的位移大小之和 说法中正确的是( ）。 x1+|x2|=D-d,即2u·△t=D- A.划痕是一条倾斜直线，其长度 d,解得d=0.05m。 为0.100m 解法2：（以球壳为参考系）球壳与 B.划痕是一条倾斜直线，其长度 天花板发生弹性碰撞后，球壳以1m/s 为0.0625m 的速度向下做竖直下抛运动，小球以 C.划痕是一条抛物线，其长度为 1m/s的速度向上做竖直上抛运动，以 0.0625m 球壳为参考系，二者的加速度均为g, D.划痕是一条抛物线，其长度为 相对加速度为0，根据0相对十V牵连= 0.0375m ℃绝对可得，二者的相对初速度V相对= 解法1：（以地面为参考系）煤块相 0绝对一v牵连=1m/s一（一1)m/s= 对传送带的初速度V相对=√0。十= 命题研究 0.5m/s,方向与速度v。间夹角0的正 度v,间夹角0的正切值tan0= 切值1am0--言即0=53，煤块相 00 对传送带的初速度与所受滑动摩擦力 3,即0=53，煤块相对传送带的初速 的方向如图3所示。根据牛顿第二定 度与所受滑动摩擦力的方向如图3所 律可得，煤块的加速度a=m8=g= 示。煤块所受滑动摩擦力的方向与相 m 对速度的方向相反，故相对加速度 2m/s2,方向与速度v。反方向间的夹 a相对=g=2m/s2,其方向与相对初 角等于9。煤块对地运动，沿速度。 速度℃相对的方向相反。在传送带参考 方向，初速度等于。，分加速度大小 系中，煤块做匀减速直线运动，直到二 a,=acos0=1.2m/s2,分位移x1= 者的相对速度减小到0。因此煤块相 v 对传送带的运动轨迹为直线，即划痕是 2 2=0.0375m;沿传送带（速度v1) 一条直线。煤块相对传送带做匀减速 方向，初速度为0，分加速度大小a,= 直线运动产生的位移大小即为划痕长 asin0=1.6m/s2,分位移x2= 心相对 2ay 度，因此x相对 2a相对 =0.0625m。 0.05m。如图4所示，煤块相对传送带 答案：B 静止前的对地位移x绝对=√十x= 评析：解法1采用正交分解和矢量 0.0625m,方向与速度。间夹角的正 合成，较为烦琐；解法2转换参考系，将 切值an=2-手，即p=53。如图5 曲线运动简化为直线运动，极大降低了 x13 计算的复杂程度。显然，当相对加速度 所示，因为x相对十x牵连=x绝对，0=P,所 恒定且与相对速度共线时，转换参考系 以煤块相对传送带的位移（划痕长度） 后问题退化为匀变速直线运动问题，这 x相对=x绝对=0.0625m。 正是参考系转换带来的良好效益。 总结：2026年高考河南卷第10题 以数据表格为载体，以参考系转换为核 心方法，完美诠释了“基础考点不简单” 的命题理念。该题与试卷最后一道解 答题形成能力梯度呼应，共同凸显了相 图3 图4 图5 对运动在高中物理知识体系中的核心 解法2：（以传送带为参考系）以传 地位。同学们在复习备考的过程中，应 送带为参考系，煤块相对传送带的初速 培养从数据中建构模型的能力，体会“选 度0相对=√0。十=0.5m/s,方向与速 择合适视角看问题”的物理智慧。理