孫鵬偉

（西安交通大學(xué)第二附屬中學(xué) 陜西 西安 710061）

來(lái)自由陜西省招生委員會(huì)辦公室編寫(xiě)的《2012年陜西省普通高等學(xué)校招生考試統(tǒng)計(jì)年報(bào)》中“2012年陜西省普通高校招生考試物理試題分析表”一組統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如表1所示.

表1 物理試題分析表

表中所列為2012年高考全國(guó)新課標(biāo)卷第14題陜西省考生答卷情況的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，原題如下：

【題目】伽利略根據(jù)小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和理想實(shí)驗(yàn)，提出了慣性的概念，從而奠定了牛頓力學(xué)的基礎(chǔ).早期物理學(xué)家關(guān)于慣性有下列說(shuō)法，其中正確的是

A.物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性

B.沒(méi)有力的作用，物體只能處于靜止?fàn)顟B(tài)

C.行星在圓周軌道上保持勻速率運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是慣性

D.運(yùn)動(dòng)物體如果沒(méi)有受到力的作用，將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng)

滿分6分的試題，2012年高考考生答卷平均分只有0.53分，難度系數(shù)為0.09，一道完全源于課本物理學(xué)史識(shí)記內(nèi)容的試題，居然成為考卷難度系數(shù)最大的試題之一.早期物理學(xué)家對(duì)于慣性的認(rèn)識(shí)，教材分別從伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)，到笛卡兒的補(bǔ)充完善，再到牛頓的高度抽象概括，都得到“運(yùn)動(dòng)物體如果沒(méi)有受到力的作用，將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng)”的結(jié)論，但選擇D選項(xiàng)的考生只有50.9%；在人教版必修1第69頁(yè)的“思考與討論”欄目中原文：“物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的‘本領(lǐng)’與什么因素有關(guān)？請(qǐng)大家通過(guò)實(shí)例進(jìn)行分析”，但選擇A選項(xiàng)的只有16.2%.高考命題專家的“守望”與一線教師的“堅(jiān)守”反差之大可謂讓人“震驚”！

高考試題“源于教材，高于教材”是命題者的守望，考前復(fù)習(xí)回歸課本，尋“源”求真，返璞歸真，應(yīng)是物理教師矢志不渝的堅(jiān)守.高考命題專家們多年的守望和淡定一直在告誡我們：漠視課本必將付出慘痛的教訓(xùn)和終生的遺憾.回歸課本，從回歸物理學(xué)史做起.

1 回歸史實(shí)中蘊(yùn)含的科學(xué)方法

一部物理學(xué)的發(fā)展史就是一部物理科學(xué)方法的演化史，控制變量法、類比法、理想化法、等效法、模型法、假設(shè)法、數(shù)學(xué)方法、微小量放大法等等，與科學(xué)知識(shí)相比，這些方法具有更大的穩(wěn)定性和更普遍的適應(yīng)性，因此，回歸物理學(xué)史中的科學(xué)方法是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方法的重要途徑，也是高考命題的熱點(diǎn).例如人教版必修1第48頁(yè)中指出：伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)的科學(xué)方法，將實(shí)驗(yàn)和邏輯推理（包括數(shù)學(xué)推演）和諧結(jié)合起來(lái)成為物理學(xué)的真正開(kāi)端.實(shí)驗(yàn)測(cè)什么？怎樣邏輯推理？如何數(shù)學(xué)推演？這正是高考命題專家的守望，回望2013年高考理綜新課標(biāo)試題第14題.

【例1】圖1是伽利略1604年做斜面實(shí)驗(yàn)時(shí)的一頁(yè)手稿照片，照片左上角的3 列數(shù)據(jù)如表2所示.表中第2列是時(shí)間，第3列是物體沿斜面運(yùn)動(dòng)的距離，第1列是伽利略在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)添加的.根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，伽利略可以得出的結(jié)論是

A.物體具有慣性

B.斜面傾角一定時(shí)，加速度與質(zhì)量無(wú)關(guān)

本文網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示,第1個(gè)卷積層采用卷積核64@2×2,第2個(gè)卷積層采用卷積核96@2×2,第3個(gè)卷積層采用卷積核128@2×2,池化層均采用均值池化大小為2×2。網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練參數(shù)設(shè)定如下:batch=16,epoch=100,學(xué)習(xí)率λ=0.000 01,使用隨機(jī)梯度下降算法進(jìn)行優(yōu)化,交叉熵作為損失函數(shù)。本文對(duì)所有卷積層以及全連接層都施加了Dropout,卷積層采用Dropout比例為0.2,全連接層則為0.5。

C.物體運(yùn)動(dòng)的距離與時(shí)間的平方成正比

D.物體運(yùn)動(dòng)的加速度與重力加速度成正比

圖1

表2 伽利略手稿中的3列數(shù)據(jù)

2 回歸史實(shí)中蘊(yùn)含的思維方法

科學(xué)思維主要采取直覺(jué)思維和邏輯思維兩種形式.在物理學(xué)的發(fā)展史中，伽利略能直覺(jué)地抓住力學(xué)現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系，而牛頓則把它概括總結(jié)為體系完整的三大運(yùn)動(dòng)定律；法拉第憑直覺(jué)認(rèn)識(shí)到電磁場(chǎng)的存在，并想象出用力線來(lái)表示場(chǎng)的性質(zhì)，麥克斯韋則把它化為一組邏輯嚴(yán)密的數(shù)學(xué)方程.伽利略與牛頓、法拉第與麥克斯韋這兩對(duì)科學(xué)巨人可以說(shuō)是這兩種思維的典型代表.回歸教材，在回歸重要規(guī)律、定律建立過(guò)程的同時(shí)，更重要的是對(duì)其深刻而獨(dú)特邏輯思維過(guò)程的回歸.例如2014年高考新課標(biāo)理綜卷第14題.

【例2】在法拉第時(shí)代，下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中，能觀察到感應(yīng)電流的是

A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化

B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化

D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化

試題看似考查考生對(duì)驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，但實(shí)質(zhì)在考查考生邏輯思維能力，即物理量電流“由無(wú)到有”的“變化”，從邏輯思維角度必須是因?yàn)榱硪晃锢砹浚ù磐浚┌l(fā)生“變化”而引起.寓邏輯關(guān)系、邏輯思維于試題之中，這就是命題專家的守望.

3 回歸史實(shí)中蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)方法

數(shù)學(xué)是物理的基本工具之一，沒(méi)有數(shù)學(xué)就不可能得到深入的物理.許多基礎(chǔ)物理概念的建立，必須依靠數(shù)學(xué)來(lái)加以詮釋，許多物理問(wèn)題必須借助數(shù)學(xué)知識(shí)得以解決.因此，應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力是物理《考綱》中要求的5種能力之一，對(duì)源于教材物理概念中所蘊(yùn)含數(shù)學(xué)方法的考查也是高考命題專家的守望.例如對(duì)建立在數(shù)學(xué)微小量、極限概念基礎(chǔ)上的瞬時(shí)速度、瞬時(shí)加速度等概念的數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用，2013年高考新課標(biāo)理綜卷第25題如下.

圖2

【例3】如圖2，兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為θ，間距為L(zhǎng).導(dǎo)軌上端接有一平行板電容器，電容為C.導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面.在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m 的金屬棒，棒可沿導(dǎo)軌下滑，且在下滑過(guò)程中保持與導(dǎo)軌垂直并良好接觸.已知金屬棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g，忽略所有電阻.讓金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開(kāi)始下滑，求：

（1）電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系；

（2）金屬棒的速度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系.

mgsinθ－μmgcosθ＝B2L2Ca＋ma

至此“撥開(kāi)云霧見(jiàn)青天”，導(dǎo)體棒做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng).

回歸教材中許多物理概念建立過(guò)程所蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)方法，歸納總結(jié)這些方法在解決物理問(wèn)題時(shí)應(yīng)用的規(guī)律，事半功倍.

“年年有高考，歲歲題不同”，又將臨近高考，痛定思痛，回歸教材不能再是教師與學(xué)生的一句“口頭禪”，回歸教材中物理學(xué)史所蘊(yùn)含的科學(xué)方法、思維方法及數(shù)學(xué)方法，堅(jiān)守“突出史實(shí)之根，落實(shí)回歸之效”，方能“金風(fēng)玉露一相逢，便勝卻人間無(wú)數(shù)”.

1 人民教育出版社，課程教材研究所等.物理·必修1.北京：人民教育出版社，2010

2 夢(mèng)擁軍.突出教學(xué)之根 彰顯物理之味.物理教學(xué)，2015（2）

3 陜西省招生委員會(huì)辦公室.2012年陜西省普通高等學(xué)校招生考試統(tǒng)計(jì)年報(bào).西安：陜西教育出版社，2013