洪從兵

（鹽城市毓龍路實(shí)驗(yàn)學(xué)校，江蘇 鹽城 224001）

2014年江蘇省鹽城市中考物理試卷的壓軸題仍為材料信息題.這道題情景新、知識(shí)活、能力要求高，以日常生活中學(xué)生熟悉的電動(dòng)自行車為背景創(chuàng)設(shè)物理情景，要求學(xué)生通過閱讀、理解、思考和分析篩選出相關(guān)的信息，把實(shí)際問題抽象為物理問題，建立物理模型，然后利用題干中的相關(guān)信息去解決問題.這道題能較好地考查學(xué)生的讀題審題能力，獲取、分析、處理和利用信息的能力，應(yīng)用物理知識(shí)分析與解決問題的能力以及對新知識(shí)的加工與遷移能力.由于平時(shí)教學(xué)中對這方面的重視不夠，學(xué)生的得分率相對較低.下面將筆者對這道題的解析和思考與大家一起分享，期望對材料信息題的教學(xué)能起到一定的作用.

1 試題解析

原題.（2014年江蘇鹽城卷第27題）閱讀短文，回答問題：

電動(dòng)自行車是如何調(diào)速的

常用電動(dòng)自行車調(diào)速系統(tǒng)主要由磁鐵、霍爾傳感器、控制器和開關(guān)S 4部分組成.

霍爾傳感器是將磁信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的裝置，它產(chǎn)生的電壓U0隨磁場增強(qiáng)而增大.在轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)自行車手柄旋轉(zhuǎn)套時(shí)，旋轉(zhuǎn)套中磁鐵與固定在手柄中的霍爾傳感器的距離發(fā)生改變，使U0發(fā)生變化.

控制器的作用是將自身產(chǎn)生的電壓U1與霍爾傳感器的電壓U0比較后，輸出控制電壓US，控制開關(guān)S的通斷，當(dāng)U1＜U0時(shí)，US＝1V，圖1中開關(guān)S閉合；U1＞U0時(shí)，US＝0，S斷開.

電動(dòng)自行車正常行駛時(shí)，U1的大小隨時(shí)間周期性變化，如圖2所示，控制器輸出的US使開關(guān)S交替通斷，每min約1萬次.U0不同，每次開關(guān)S閉合與斷開時(shí)間的比值就不同.電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與每次S閉合與斷開時(shí)間的比值相對應(yīng).

圖1

圖2

（1）控制電壓US＝1V時(shí)，電動(dòng)機(jī)中______（有/無）電流通過.

（2）如圖3所示，將霍爾傳感器從條形磁鐵的S極附近水平移動(dòng)到N極附近.在此過程中，霍爾傳感器產(chǎn)生電壓的變化情況是_________.

圖3

（3）U1的變化周期T約為___ .

（A）6×10－6s. （B）6×10－3s.

（C）6×10－2s. （D）6×10－1s.

（4）圖4中折線A和直線B分別是U1和U0隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線.在圖5中畫出US隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線.

圖4

圖5

（5）電動(dòng)自行車在行駛過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄旋轉(zhuǎn)套后，車速增大，與轉(zhuǎn)動(dòng)前相比，下列判斷正確的是________.

（A）霍爾傳感器產(chǎn)生的電壓U0減小.

（B）磁鐵與霍爾傳感器的距離減小.

（C）每次S閉合與斷開時(shí)間之比變小.

（D）每次S閉合與斷開時(shí)間之和變大.

解析：本題以電動(dòng)自行車為載體，要求學(xué)生有較強(qiáng)的閱讀分析能力.通過閱讀短文和對題中圖像的分析，考查學(xué)生閱讀分析能力、獲取信息能力、分析判斷能力、分析及繪制圖像能力、科學(xué)推理能力等.設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題層層遞進(jìn)，梯度明顯，通過全新的情景，真正考查了學(xué)生的綜合能力和物理素養(yǎng)，是一道能力立意，很有價(jià)值的壓軸題.

第（1）、（2）問比較簡單，屬于容易題，重點(diǎn)考查學(xué)生通過閱讀提取有效信息的能力.第（1）問考查學(xué)生是否理解“控制電壓”的問題，可直接選擇試題中給出的相關(guān)信息“US＝1V，圖1中開關(guān)S閉合”，判斷出US＝1V時(shí)，開關(guān)處于閉合狀態(tài)，即電動(dòng)機(jī)工作，電動(dòng)機(jī)中有電流通過.第（2）問考查“霍爾傳感器”的原理及條形磁鐵周圍磁場強(qiáng)度的分布情況，可選擇試題中給出的相關(guān)信息“霍爾傳感器是將磁信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的裝置，它產(chǎn)生的電壓U0隨磁場增強(qiáng)而增大”，再根據(jù)霍爾傳感器從條形磁鐵的S極附近水平移動(dòng)到N極附近過程中，磁場由強(qiáng)變?nèi)踉僮儚?qiáng)的情況，分析判斷出霍爾傳感器產(chǎn)生電壓U0變化情況是先減小后增大.

本題的難點(diǎn)在第（4）、（5）問，學(xué)生得分率較低.第（4）問重點(diǎn)考查學(xué)生通過閱讀提取有效信息的能力、分析判斷能力和分析及繪制圖像能力.可根據(jù)試題中給出的“當(dāng)U1＜U0時(shí)，US＝1V，圖1中開關(guān)S閉合；U1＞U0時(shí)，US＝0，S斷開”信息.再根據(jù)所給的圖4分析比較U1與U0的大小關(guān)系，判斷出在0～t1、t2～t3、t4～t5、t6～3T內(nèi)U1＜U0，US＝1V，在t1～t2、t3～t4、t5～t6內(nèi)U1＞U0，US＝0.即可在圖5中即可畫出US隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線.第（5）問重點(diǎn)考查學(xué)生通過閱讀提取有效信息的能力、分析判斷能力和科學(xué)推理能力.這一問的另一個(gè)難點(diǎn)在于考查學(xué)生逆向思維的能力和知識(shí)的遷移能力.學(xué)生要根據(jù)車速增大反過來分析思考具體原因并作出判斷.在解題時(shí)可采取以下步驟：第1步，先判斷每次S閉合與斷開時(shí)間之和為1個(gè)周期，是一個(gè)定值，所以（D）選項(xiàng)錯(cuò)誤.第2步，根據(jù)“電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與每次S閉合與斷開時(shí)間的比值相對應(yīng)”可知，電動(dòng)機(jī)通電時(shí)間與斷開時(shí)間的比值越大轉(zhuǎn)速越快，車速越大，所以（C）選項(xiàng)錯(cuò)誤.第3步，根據(jù)圖像4可知，如果U0減小時(shí)，圖像4中的直線B下移，U1＜U0的時(shí)間變短，US＝1V的時(shí)間變短，即通電時(shí)間變短，根據(jù)第2步的分析可知車速變慢，所以（A）選項(xiàng)錯(cuò)誤.這一步中車速的變化與U0的變化關(guān)系是隱含在信息中的，學(xué)生不容易發(fā)現(xiàn)，不少學(xué)生對（A）選項(xiàng)無法進(jìn)行分析，導(dǎo)致選擇錯(cuò)誤而失分.第4步，由第3步分析可知要使車速增大，U0要增大.再根據(jù)“霍爾傳感器是將磁信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的裝置，它產(chǎn)生的電壓U0隨磁場增強(qiáng)而增大”可知，磁場應(yīng)增強(qiáng)，磁鐵與霍爾傳感器的距離要減小，所以（B）選項(xiàng)正確.

答案：（1）有；（2）先減小后增大；（3）（B）；（4）如圖6所示；（5）（B）.

圖6

2 教學(xué)啟示

從試題的解析過程可以看出，材料信息題的特點(diǎn)是“題在書外、理在書中”，無論材料情境有多新，起點(diǎn)有多高，但落點(diǎn)一定在教材的基礎(chǔ)知識(shí)中.為使學(xué)生順利解答并獲得較好的成績，這就要求教師在教學(xué)中關(guān)注科技，聯(lián)系實(shí)際，拓寬視野，增加學(xué)生的課外閱讀量，留意現(xiàn)實(shí)生活中的物理問題，活化物理基本知識(shí)，注重學(xué)生素質(zhì)和能力的培養(yǎng).

2.1 加強(qiáng)引導(dǎo)，樹立學(xué)生解題的信心

材料信息題雖然難度較大，有很好的區(qū)分度，但也有明顯的梯度.前面的幾個(gè)問題往往都是比較容易的，只要學(xué)生有一定的耐心，從所給材料中篩選出相關(guān)信息，稍加分析便可順利求解出正確答案.所以一定要鼓勵(lì)學(xué)生樹立信心，大膽動(dòng)筆，爭取拿到適當(dāng)?shù)姆謹(jǐn)?shù).

2.2 拓寬視野，關(guān)注科技與日常生活

材料信息題一般來說材料背景都比較新穎，是以人類生產(chǎn)實(shí)踐、生活實(shí)際、科技熱點(diǎn)中的某個(gè)問題或事件為情景提供一些信息，在平時(shí)的練習(xí)中基本不可能見過原題的模型.如果學(xué)生平時(shí)沒有或很少接觸這類新穎的素材，進(jìn)入考場見到這樣的習(xí)題自然而然地就會(huì)緊張，感覺無從下手.所以平時(shí)的教學(xué)中要有意識(shí)地拓寬學(xué)生的視野，關(guān)注一些科技前沿信息，關(guān)注日常生活，幫助學(xué)生從這些材料中提取信息，建立物理模型.這樣學(xué)生再解答材料信息題時(shí)，盡管材料信息是新穎的，但學(xué)生具備了一定的經(jīng)驗(yàn)，就能夠分析提取信息，建立模型，進(jìn)而解決問題.

2.3 注意訓(xùn)練，指導(dǎo)解題方法與策略

材料信息題文字量大，涉及內(nèi)容廣泛，所提供的信息有的與需要解答的問題有關(guān).有的是多余的，有的又是隱蔽的.因此，在平時(shí)的教學(xué)中要加強(qiáng)此類習(xí)題的訓(xùn)練，要有意識(shí)地對學(xué)生進(jìn)行專項(xiàng)訓(xùn)練，指導(dǎo)解題方法與策略，培養(yǎng)學(xué)生閱讀能力、信息提取和加工能力、建模能力、分析推理能力、知識(shí)遷移能力、解決實(shí)際問題能力等.從這道材料信息題的解析可以總結(jié)出求解此類習(xí)題的基本方法.

（1）泛讀信息.通過閱讀了解題目提供材料的主要內(nèi)容，如試題中的電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的組成、霍爾傳感器的原理、控制器的作用及電動(dòng)機(jī)的調(diào)速的方法等，還要了解試題考查的幾個(gè)問題，并分析它可能與哪些物理知識(shí)相關(guān)聯(lián)，為解決具體問題做好基礎(chǔ)性工作.

（2）精讀信息.仔細(xì)閱讀所提供的信息，有些地方要詳讀、反復(fù)讀，通過閱讀把題目中的背景抽去，丟棄與問題無關(guān)的干擾信息，解決基礎(chǔ)性問題.具體地講，就是針對題目所設(shè)問題從材料中篩選出相關(guān)信息，從試題的解析過程可以發(fā)現(xiàn)，試題的前兩個(gè)問題就和材料中的某一句信息直接相關(guān)，只要找準(zhǔn)相關(guān)信息，理解相關(guān)信息的內(nèi)涵，基礎(chǔ)性問題就很容易解決.

（3）分析信息.對于一些綜合性問題的求解，首先要提煉出物理模型，再對相關(guān)的一處或幾處信息進(jìn)行綜合分析、判斷和推理，并將學(xué)習(xí)過的方法遷移過來，就能解決問題.例如試題中的后3個(gè)問題，首先需要學(xué)生提取有效信息，分析出隱含條件，建立模型，再針對具體問題利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分類求解.