徐海龍

(溫州市第二外國(guó)語(yǔ)學(xué)?！≌憬?溫州　325000)

錢呈祥

(永嘉縣上塘中學(xué)　浙江 溫州　325100)

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值得關(guān)注的高考物理試題的新視角

徐海龍

(溫州市第二外國(guó)語(yǔ)學(xué)校浙江 溫州325000)

錢呈祥

(永嘉縣上塘中學(xué)浙江 溫州325100)

提出并分析了近年來(lái)高考物理試題某些新動(dòng)向，值得關(guān)注.

高考物理試題新視角值得關(guān)注

牛頓曾經(jīng)說(shuō)過(guò),“如果我看得比別人更遠(yuǎn)些，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀?那么，作為一名中學(xué)物理教師，要想引領(lǐng)學(xué)生走得更遠(yuǎn)，就一定要跟隨時(shí)代前進(jìn)，要站得高、看得遠(yuǎn)，要不斷地?cái)U(kuò)充自己的知識(shí)領(lǐng)域，更要有前瞻性，看問(wèn)題要更深刻.而大學(xué)物理中不僅包括物理學(xué)的基本知識(shí)，而且包括物理學(xué)的思想體系、研究方法等更深層次的東西.因此，中學(xué)物理教師必須站在大學(xué)物理的高度來(lái)指導(dǎo)中學(xué)物理教學(xué).從一個(gè)新的視角觀察：近幾年，高考物理的個(gè)別試題有一種考查大學(xué)物理思維方法的傾向，下面舉例說(shuō)明之.

【例1】(2015年高考廣東卷第13題)甲、乙兩人同時(shí)同地出發(fā)騎自行車做直線運(yùn)動(dòng)，前1h內(nèi)的位移-時(shí)間圖像如圖1所示.下列表述正確的是

A．0.2～0.5h內(nèi)，甲的加速度比乙的大

B．0.2～0.5h內(nèi)，甲的速度比乙的大

C．0.6～0.8h內(nèi)，甲的位移比乙的小

D．0.8h內(nèi)，甲、乙騎行的路程相等

圖1

解析：該題圖像為位移-時(shí)間圖像，圖像斜率大小代表速度大小，下面分析各段甲、乙的運(yùn)動(dòng)情況.0～0.2h內(nèi)均做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度相等，加速度均為零;在0.2～0.5h內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，甲的速度大于乙的速度，加速度均為零,選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；在0.5～0.6h內(nèi)均靜止;在0.6～0.8h內(nèi)均做勻速直線運(yùn)動(dòng)，但甲的速度大于乙的速度，加速度均為零，甲的位移是-5km，大小是5km,乙的位移是-3km，大小為3km，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；整個(gè)0.8h內(nèi)，甲的路程是15km,乙的路程是11km, 選項(xiàng)D錯(cuò)誤.其中A選項(xiàng)，是比較甲和乙的加速度，只要將甲和乙在0.2～0.5h內(nèi)的直線方程求一階導(dǎo)數(shù)，就得到甲和乙的速度是兩個(gè)不同的定值，求二階導(dǎo)數(shù)，就得到加速度都是零，可見(jiàn)，甲和乙的加速度是一樣的.

【例2】(2015年高考廣東卷第14題)如圖2所示，帆板在海面上以速度v朝正西方向運(yùn)動(dòng)，帆船以速度v朝正北方向航行，以帆板為參照物

A．帆船朝正東方向航行，速度大小為v

B．帆船朝正西方向航行，速度大小為v

解析：此題考查相對(duì)速度以及不同參考系中速度轉(zhuǎn)換.以帆板為參照物，求此參考系中帆船的速度，就是求解帆船相對(duì)帆板的速度，由圖3所示，可得

v船對(duì)板= v船對(duì)地+ v地對(duì)板= v船對(duì)地+(-v板對(duì)地)

圖2

圖3

【例3】(2015年高考新課標(biāo)Ⅱ卷第21題)如圖4所示，滑塊a和b的質(zhì)量均為m，a套在固定直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上，a，b通過(guò)鉸鏈用剛性輕桿連接.不計(jì)摩擦，a，b 可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度大小為g.則

A.a落地前，輕桿對(duì)b一直做正功

C.a下落過(guò)程中，其加速度大小始終不大于g

D.a落地前，當(dāng)a的機(jī)械能最小時(shí)，b對(duì)地面的壓力大小為mg

圖4

圖5

【例5】(2015年高考江蘇卷第8題)兩個(gè)相同的負(fù)電荷和一個(gè)正電荷附近的電場(chǎng)線分布如圖6所示，c是兩負(fù)電荷連線的中點(diǎn)，d點(diǎn)在正電荷的正上方，c，d到正電荷的距離相等，則

A．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大

B．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的高

C．c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比d點(diǎn)的大

D．c點(diǎn)的電勢(shì)比d點(diǎn)的低

圖6

解析：由圖知，a點(diǎn)處的電場(chǎng)線比b點(diǎn)處的電場(chǎng)線密集，c點(diǎn)處的電場(chǎng)線比d點(diǎn)處的電場(chǎng)線密集，所以選項(xiàng)A，C正確；過(guò)a點(diǎn)畫等勢(shì)線，與b點(diǎn)所在電場(chǎng)線的交點(diǎn)在b點(diǎn)沿電場(chǎng)線的方向上，所以b點(diǎn)的電勢(shì)高于a點(diǎn)的電勢(shì)，故B錯(cuò)誤；同理可得d點(diǎn)的電勢(shì)高于c點(diǎn)的電勢(shì)，故D正確.這個(gè)題目中，比較c點(diǎn)和d點(diǎn)的電勢(shì)高低，也可以根據(jù)電勢(shì)的疊加原理來(lái)判斷，正電荷跟c點(diǎn)和d點(diǎn)的距離相等，產(chǎn)生的電勢(shì)相等，兩個(gè)負(fù)電荷與c點(diǎn)的距離比d點(diǎn)近，在c點(diǎn)產(chǎn)生的電勢(shì)也比較低，所以，根據(jù)疊加原理，可知c點(diǎn)的電勢(shì)比d點(diǎn)的低.電場(chǎng)的疊加原理是大學(xué)《電磁學(xué)》要求的知識(shí)點(diǎn).

【例6】(2014年高考江蘇物理卷第4題)如圖7所示，一圓環(huán)上均勻分布著正電荷，x軸垂直于環(huán)面且過(guò)圓心O. 下列關(guān)于x軸上的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的說(shuō)法中正確的是

A．O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，電勢(shì)最低

B．O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，電勢(shì)最高

C．從O點(diǎn)沿x軸正方向，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電勢(shì)升高

D．從O點(diǎn)沿x軸正方向，電場(chǎng)強(qiáng)度增大，電勢(shì)降低

圖7

解析：O點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)為零，在O點(diǎn)右側(cè)每一點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)方向向右，在O點(diǎn)左側(cè)每一點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)方向向左，沿電場(chǎng)方向電勢(shì)降低，所以O(shè)點(diǎn)電勢(shì)最高，選項(xiàng)B正確,A,C,D錯(cuò)誤.圓環(huán)上均勻分布著正電荷，其中心軸上電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算，采用微元法，是大學(xué)《電磁學(xué)》教材上的例題.

【例7】( 2013年高考新課標(biāo)Ⅰ卷第15題)如圖8，一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤且過(guò)圓心c的軸線上有a，b，d3個(gè)點(diǎn)，a和b,b和c,c和d間的距離均為R，在a點(diǎn)處有一電荷量為q(q>0)的固定點(diǎn)電荷.已知b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零，則d點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小為(k為靜電力常量)

圖8

圖9

圖10

圖11

解析：無(wú)窮大帶電平板其周圍電場(chǎng)可以等效為勻強(qiáng)電場(chǎng)，切除的圓板如果r趨于零，則場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)為恒定值，比較各選項(xiàng)可得A項(xiàng)正確.該題目的解法涉及電場(chǎng)的疊加原理，這是大學(xué)《電磁學(xué)》要求的知識(shí)點(diǎn).

【例10】(2010年高考福建理綜卷第18題)物理學(xué)中有些問(wèn)題的結(jié)論不一定必須通過(guò)計(jì)算才能驗(yàn)證，有時(shí)只需通過(guò)一定的分析就可以判斷結(jié)論是否正確.如圖12所示為兩個(gè)彼此平行且共軸的半徑分別為R1和R2的圓環(huán)，兩圓環(huán)上的電荷量均為q(q>0)，而且電荷均勻分布.兩圓環(huán)的圓心O1和O2相距為2a，連線的中點(diǎn)為O，軸線上的A點(diǎn)在O點(diǎn)右側(cè)與O點(diǎn)相距為r(r

圖12

解析：本題考查了物理學(xué)方法的使用，利用等效法、特殊值法和微元法綜合分析比較方便.當(dāng)r=0時(shí)，A點(diǎn)位于連線的中點(diǎn)O處，兩個(gè)帶電圓環(huán)均可以等效成位于圓心處的點(diǎn)電荷，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的疊加容易知道，此時(shí)總場(chǎng)強(qiáng)為零，將r=0代入各選項(xiàng)，可排除A，B選項(xiàng).

當(dāng)r=a時(shí)，A點(diǎn)位于圓心O2處，帶電圓環(huán)O2由于對(duì)稱性，在A點(diǎn)的電場(chǎng)為零，根據(jù)微元法可以求得此時(shí)的總場(chǎng)強(qiáng)為

將r=a代入C，D選項(xiàng)，可排除C選項(xiàng).該題目的圓環(huán)上均勻分布著正電荷，其中心軸上電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算采用微元法，是大學(xué)《電磁學(xué)》教材上的例題.

小結(jié)：這就是近幾年高考新出現(xiàn)的一類題目，要求考生注意領(lǐng)會(huì)大學(xué)物理的相關(guān)物理思想方法.毫無(wú)疑問(wèn)，這些試題都凸顯了探究理念，旨在強(qiáng)化對(duì)三維目標(biāo)中“過(guò)程與方法”的考查.這些試題蘊(yùn)含的物理思想有模型思想、對(duì)稱思想、等效思想、微元思想和轉(zhuǎn)化思想.物理學(xué)思想方法是解決問(wèn)題的武器，教學(xué)中要敢于創(chuàng)設(shè)新情境.物理思想是物理方法的靈魂，是物理問(wèn)題品質(zhì)的反映，是解決物理問(wèn)題的思想支柱.物理問(wèn)題是物理思想的載體，是踐行物理思想的基地.只有深刻挖掘物理問(wèn)題所蘊(yùn)含的物理思想， 才能在物理思想的引領(lǐng)下探尋問(wèn)題的解決途徑.

大學(xué)物理與高中物理相比涵蓋內(nèi)容廣泛、研究問(wèn)題廣博、研究方法多樣、物理思想深刻，它不僅包括力、熱、電、光、原等普通物理部分，還涉及到相對(duì)論和量子力學(xué)等一些新興科學(xué)內(nèi)容，與高中物理相比研究的是更深層次、更一般的規(guī)律.在高中階段學(xué)生已經(jīng)接觸到了部分物理模型，能把實(shí)際問(wèn)題抽象成物理模型.在大學(xué)物理中，物理模型更加抽象，要求的不只是把實(shí)際的物體抽象成物理模型，更重要的是能根據(jù)不同的物理模型去研究物體的共性.可以說(shuō)，對(duì)同一問(wèn)題的研究，大學(xué)物理更上升到一般性，而高中物理只涉及基礎(chǔ)和特例.物理方法是物理思想的體現(xiàn)，物理學(xué)上研究問(wèn)題的方法很多，比如有實(shí)驗(yàn)法、假設(shè)法、類比法、分析法、歸納法、總結(jié)法、圖表法、圖像法、控制變量、理想模型法等等.從研究問(wèn)題方法上來(lái)看，高中物理和大學(xué)物理都普遍采用這些方法.所不同的是大學(xué)物理對(duì)這些方法的研究更深入，應(yīng)用更廣泛，更有助于思維的拓展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).例如：對(duì)于理想模型法的研究，高中物理電磁學(xué)中為了研究問(wèn)題方便引入了點(diǎn)電荷模型，然后從庫(kù)侖定律出發(fā)，研究點(diǎn)電荷周圍場(chǎng)的分布和初步分析多個(gè)孤立點(diǎn)電荷場(chǎng)的疊加問(wèn)題，而大學(xué)物理對(duì)這個(gè)問(wèn)題的研究是在高中物理基礎(chǔ)上，深入研究多個(gè)孤立點(diǎn)電荷場(chǎng)的疊加問(wèn)題.

大學(xué)物理思想方法對(duì)中學(xué)物理教師的教學(xué)具有指導(dǎo)意義：有利于教師物理知識(shí)體系的深化；有助于提高物理教師的專業(yè)知識(shí)和科學(xué)素養(yǎng)；有利于教師物理思維的擴(kuò)展；有利于教師物理科學(xué)素養(yǎng)的提升；大學(xué)物理研究問(wèn)題的廣度和深度及其研究方法更有助于教師的發(fā)散性思維、抽象思維和邏輯思維的擴(kuò)展.作為高中教師，具備一定的大學(xué)物理知識(shí)，能從研究方法上指導(dǎo)高中物理教學(xué).高中物理教育教學(xué)應(yīng)該隨著科技和知識(shí)創(chuàng)新的發(fā)展不斷發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容由傳統(tǒng)的靜態(tài)轉(zhuǎn)化為與時(shí)俱進(jìn)的動(dòng)態(tài)開(kāi)放發(fā)展.教師要根據(jù)教學(xué)大綱不斷更新教學(xué)內(nèi)容，滲透大學(xué)物理思想，對(duì)高中物理進(jìn)行整合和有益的補(bǔ)充，積極引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注教學(xué)前沿，大膽探索未知世界.

2015-07-12)