2024年高考物理新课标2卷第2题—认知物理模型系列之二———物理量线速度和角速度
首先，认知物理学三要素，析情景对时空建模型，认知物理模型是重点，而认知物理量是关键，用一个人体结构来比喻物理量—关节，物理模型—骨骼 筋腱，物理情景—血肉之躯，物理思维—神经脉络，对于一道高考物理题，经常来自于生活，简单的看包含一个物理事件和一些物理问题两大部分组成，结合这两方面看物理模型和物理量，例如第2题，物理情景是学生用手指转动篮球，结合题中问题可知，需要研究的物理量是篮球上面的两个质点P和Q的线速度和角速度，以及向心加速度的关系，学生容易想到两个质点绕同一转轴转动时，角速度相等的联动（或传动）情境，物理模型是同轴转动质点关系，答案不难确定，估计此题学生们得分率较高。
其次，关于质点的线速度和角速度，这两个物理量，在高中物理知识体系中，是圆周运动情境中引入的，通过同一个质点在匀速圆周运动过程中给出的定义，首先是对于一个转轴和半径r，在这个半径转过角度与所用时间的比值，公式w=△a/△t，而题中所给的情景只是篮球所处的一个状态，需要发挥想象，假设过一个很小的时间，画出质点转过的角度，难点一，这个时间该多小呢？难点之二，是我们划出来的转角多少才合适呢？有点模棱两可。关于转动物体的角速度大小，高中物理学中给出了一个角速度定义式，而没有物质决定式，也就是物理学中的质点，位置，位移还有速度（含角速度）、时间，这5个物理量表征物体状态参量，在研究和分析物理问题时，当把物体建立“质点”物理模型后，物就与质点对应上了，此时时间t，时刻t1‘、t2…以及空间位置x1、x2…,位移X，速度v构成了质点运动学状态参量，可以建立坐标系进行定量分析和计算，可以脱离物质或物体而存在于人的思维认知中，既对时空物理量，以此来确定物体的存在和状态，所以才只有定义式而没有决定式，且这几个物理量都有相对性，而没有绝对性，通常是相对于一个参照系而言的，例如物体的速度，定义式为，v=△x/△t，而速度的大小与x或t的大小没有关系，可以用这个公式计算匀速运动的物体的的速度大小，例如打点计时器，一个物体速度的大小由物体在时空中运动情景决定，如一切静止的物体（保持不动的物体），v=0，光在真空中的速度v=C，物体运动的越快对应速度越大，这个公式可以近似计算物体做变速运动时瞬时速度的大小，时间取的越短越接近速度的真实值，这就是技术的精度，后面还会讲。另外关于时间t和空间位置x,两个物理量，感觉很简单，好像很容易，其实恰恰是物理学的基础，既重要，又最不好理解，因为高中物理学是以牛顿定律为基石，而牛顿三定律是建立在牛顿绝对时空观中的一套完整自洽、他恰和续恰体系，所以在认知物理学中，把对时空作为认知物理学科的重要一环，认知物理学强调三观，既时空观、物质观、能量观和动量观，前面说的物体时空物理量，与物体的对应关系，是认知物理学的中的两个法则之一，一是对应法则，物质时空对应存在与变化法则，每一个物理现象，每一个物理事件都有可以描述的一种和多种物理情景，二是统一法则，每一个物理模型统一一个对象，同一时空中（某一时刻），统一单位，第2题中的一个篮球上两个质点P和Q，绕同一转轴转动情景下，wp=w轴=wq，至于两个质点对轴的转动半径rp＞rq,容易观察和确定，对于分析角速度这个物理量，常说物体角速度大小与其半径无关，在认知物理学中，理解为质点的转动半径r是角速度的情境伴随量，与此同理还有P和Q的线速度，以及加速度和受力等#理综物理# 。
最后，基于对时空情景下，物理量分4类，第一类质点时空对应物理量，有t、x、v等与物体满足时空对应关系，有一系列的物理情景存在和变化对应着，第二类物质或物体特性物理量，由物体或物质自身存在和变化，而与时空存在和变化无关，如熟知的物质的密度，物体的质量，动摩擦因数，弹簧劲度系数，和万有引力常量等等，第三类物体（物质）结构与时空相互影响存在和变化，大体分三类，一是对时变化的，如匀加速直线运动情景，加速度a恒定，物体的瞬时速度随时间均匀变化，二是物理量对位变化，较常见 ，典型情景有万有引力的大小，两个物体地球和物体保持不变时，则物体所受的万有引力随物体的位置变化而变化，还有物体的势能大小等等，三是对速度变化，如摩擦力的大小和安培力的大小及洛伦兹力等，以上三种可归第一类情景，对时空模型，四是物质或物体的变化引起的物理量的变化，可以看作第二类物理量，由此可见，物理量离不开物质和时空，从控制变量的角度看，物理学是研究一切物体物质对时空的存在和变化的规律。
对这道高题，在物理情景描述中，如果转动篮球的转轴也在转动着，恐怕答案不好确定了，觉得应该强调转轴不变，因为同轴转动的物体角速度相同的结论成立的情景是转轴不变不动，而实际上中学生玩转篮球时能够玩出各种花样的。
