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        源于教材的高考物理題分析
        ——以2017年全國卷高考題為例

        2018-11-01 10:53:52
        物理之友 2018年10期
        關(guān)鍵詞:金屬片物理題教科

        (四川省成都市石室中學(xué),四川 成都 610052)

        通過對(duì)高考物理試題的分析,不難發(fā)現(xiàn),很多高考題的素材、原型等都能在教材中找到,可以是教材正文、情境圖片、演示實(shí)驗(yàn)、表格、例題或習(xí)題等,通過對(duì)素材進(jìn)行類比、加工改造、加強(qiáng)或減弱條件、延伸或拓展,編制出相關(guān)物理知識(shí)與方法的試題。充分挖掘與利用教材資源是高考備考中必不可少的環(huán)節(jié),作為一線教師應(yīng)該回歸教材,提煉教材素材、經(jīng)典模型與物理方法,讓學(xué)生從基本知識(shí)的掌握到能力提升,再到物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成,下面筆者根據(jù)2017年全國卷高考物理試題與高中教材的對(duì)比,探討相關(guān)問題。

        1 高考物理題與教材正文

        高中物理教材正文一般是對(duì)物理現(xiàn)象、概念、規(guī)律、模型的描述,其中的文字表達(dá)凝聚了編者的心智。

        例1(2017年全國Ⅰ卷第14題):將質(zhì)量為1.00kg的模型火箭點(diǎn)火升空,50g燃燒的燃?xì)庖源笮?00m/s的速度從火箭噴口在很短時(shí)間內(nèi)噴出。在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g,火箭的動(dòng)量大小為(噴出過程中重力和空氣阻力可忽略)( )。

        A. 30kg·m/s

        B. 5.7×102kg·m/s

        C. 6.0×102kg·m/s

        D. 6.3×102kg·m/s

        本題源于人教版《物理選修3-5》第19頁,教材中對(duì)火箭的工作原理、升空時(shí)滿足動(dòng)量守恒定律作了精準(zhǔn)的描述,在處理此題時(shí)只需要對(duì)火箭模型有所認(rèn)識(shí)即可。

        圖1

        例2(2017年全國Ⅱ卷第16題):如圖1所示,一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若保持F的大小不變,而方向與水平面成60°角,物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為( )。

        本題源于教科版《物理必修1》第97頁,教材中討論了“關(guān)于移動(dòng)貨物箱的疑問”。而此題僅在教材原型圖片上的斜向下的推力變成了水平方向的拉力,考查了共點(diǎn)力平衡、正交分解法。與此類似的還有2017年全國Ⅲ卷第23題,該題考查的是多用電表的使用,與人教版《物理選修3-1》第68頁原型圖相似度極高。

        2 高考物理題與教材中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)

        教材中的經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)有著它的歷史背景,涉及科學(xué)方法,需要后人去傳承,也是培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)之需。

        圖2

        A.MN上的張力逐漸增大

        B.MN上的張力先增大后減小

        C.OM上的張力逐漸增大

        D.OM上的張力先增大后減小

        本題源于人教版《物理必修1》第65頁,運(yùn)用了平衡問題處理方法之矢量三角形法。在解決動(dòng)態(tài)平衡問題時(shí)常常用到正交分解法、函數(shù)法、三角形法、矢量圓等技巧,這類問題也反映了近幾年高考考查物理方法的趨勢(shì)。

        3 高考物理題與教材的演示實(shí)驗(yàn)

        演示實(shí)驗(yàn)是教師在課堂演示給學(xué)生觀察的實(shí)驗(yàn),是師生互動(dòng)的橋梁,對(duì)教材提出的問題進(jìn)行作答,也是學(xué)生的思維認(rèn)知與實(shí)際現(xiàn)象相“碰撞”的過程。

        圖3

        例4(2017年全國Ⅰ卷第19題):如圖3所示,三根相互平行的固定長直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距,均通有電流I,L1中電流方向與L2中的相同,與L3中的相反,下列說法正確的是( )。

        A.L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面垂直

        B.L3所受磁場作用力的方向與L1、L2所在平面垂直

        本題源于教科版《選修3-1》第86頁中演示實(shí)驗(yàn):觀察平行通電直導(dǎo)線的相互作用,考查了平行通電直導(dǎo)線的相互作用及力的合成。

        4 高考物理題與教材的圖形、圖像

        教材中每一幅圖片都是教材編寫者精心挑選,具有典型性、時(shí)代性等特點(diǎn),也考慮了學(xué)生的地域和認(rèn)知水平的差異,圖中豐富的信息為高考命題專家提供了空間。

        圖4

        例5(2017年全國Ⅱ卷第18題):如圖4所示,虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,P為磁場邊界上的一點(diǎn),大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過P點(diǎn),在紙面內(nèi)沿不同的方向射入磁場,若粒子射入的速度為v1,這些粒子在磁場邊界的出射點(diǎn)分布在六分之一圓周上;若粒子射入速度為v2,相應(yīng)的出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上,不計(jì)重力及帶電粒子之間的相互作用,則v2∶v1為( )

        本題源于教科版《物理選修3-1》第99頁圓形磁場的一幅插圖,考查帶粒子在圓形磁場區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng),以兩類速率不同的粒子作為研究對(duì)象,對(duì)于每種粒子的運(yùn)動(dòng),均可用“旋轉(zhuǎn)圓法”找尋臨界情況。

        5 高考物理題與教材的典型例題

        在教材的編寫中,例題的選擇要具有典型性,強(qiáng)調(diào)物理思維和解答的規(guī)范性及示范性,并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展與延伸。在復(fù)習(xí)的過程中,可以引導(dǎo)學(xué)生重做典型例題。

        例6(2017年全國Ⅲ卷第34題):如圖5所示,一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,實(shí)線為t=0時(shí)的波形圖,虛線為t=0.5s時(shí)的波形圖。已知該簡諧波的周期大于0.5s。關(guān)于該簡諧波,下列說法正確的是 。

        圖5

        A. 波長為2m

        B. 波速為6m/s

        C. 頻率為1.5Hz

        D.t=1s時(shí),x=1m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰

        E.t=2s時(shí),x=2m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置

        本題源于教科版《物理選修3-4》第29頁例題,命題者在原型的基礎(chǔ)上加強(qiáng)題設(shè)條件,由一個(gè)時(shí)刻的波形改成了兩個(gè)時(shí)刻的波形,同時(shí)進(jìn)行拓展與延伸,考查了波速及某個(gè)時(shí)刻、某個(gè)質(zhì)點(diǎn)所在的位置。

        6 高考物理題與教材的“科學(xué)漫步”“發(fā)展空間”

        在人教版教材的“科學(xué)漫步”和教科版教材的“發(fā)展空間”欄目中,均利用緊密聯(lián)系社會(huì)、生活、生產(chǎn)、科技等素材,拓展學(xué)生視野與思維,讓學(xué)生體會(huì)到物理是從生活中來,同時(shí)也服務(wù)于生活。

        例7(2017年全國Ⅰ卷第15題):發(fā)球機(jī)從同一高度向正前方依次水平射出兩個(gè)速度不同的乒乓球(忽略空氣的影響)。速度較大的球越過球網(wǎng),速度較小的球沒有越過球網(wǎng),其原因是( )。

        A. 速度較小的球下降相同距離所用的時(shí)間較多

        B. 速度較小的球在下降相同距離時(shí)在豎直方向上的速度較大

        C. 速度較大的球通過同一水平距離所用的時(shí)間較少

        D. 速度較大的球在下降相同時(shí)間間隔內(nèi)下降的距離較大

        本題源于教科版《物理必修2》第12頁的“發(fā)展空間”,命題者把排球運(yùn)動(dòng)改成了乒乓球,考查的內(nèi)容是平拋運(yùn)動(dòng),控制高度相同、初速度不同,比較下降相同距離所用的時(shí)間及豎直方向的速度、到達(dá)相同水平距離所用的時(shí)間。

        7 高考物理題與教材的課后習(xí)題

        教材中的習(xí)題是教材編寫者針對(duì)本節(jié)或本章所學(xué)知識(shí)與技能而精心篩選打磨出來的練習(xí),具有典型性,結(jié)合生活實(shí)際應(yīng)用,為學(xué)生的理解、應(yīng)用能力的提升提供了資源,也為高考命題專家提供了資源。

        圖6

        例8(2017年全國Ⅲ卷第24題):如圖6所示,空間存在方向垂直于紙面(xOy平面)向里的磁場。在x≥0區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0;在x<0區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為λB0(常數(shù)λ>1)。一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的帶電粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正向射入磁場,此時(shí)開始計(jì)時(shí),當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正向時(shí),求(不計(jì)重力):

        (1) 粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;

        (2) 粒子與O點(diǎn)間的距離。

        教材原型為教科版《物理選修3-1》第106頁第7題:圖7中PQ是勻強(qiáng)磁場里的一片薄金屬片,其平面與磁場方向平行,一個(gè)粒子從某點(diǎn)以與PQ垂直的速度射出,動(dòng)能是E,該粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖7所示,今測得它在金屬片兩邊的軌道半徑之比是10∶9,若在穿越金屬板過程中粒子受到有阻力大小及電荷量恒定,則該粒子每穿過一次金屬片,動(dòng)能減少了 ,該粒子最多能穿過金屬板 次。

        圖7

        對(duì)比高考題與教材習(xí)題發(fā)現(xiàn),兩道題都是考查帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)模型,但也不是完全相同,各自的題設(shè)條件不一樣,教材原型題的特點(diǎn)為:同一粒子,相同磁場,不同速率;金屬片把磁場分成了兩個(gè)區(qū)域,兩個(gè)區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度相同,同一個(gè)粒子在兩個(gè)磁場區(qū)域中運(yùn)動(dòng),由于粒子與金屬片的碰撞而使得粒子在兩個(gè)區(qū)域的速率不同;高考物理題的特點(diǎn)為:同一粒子,不同磁場,相同速率;去掉了薄金屬片,“不同速率”改成了“相同速率”,“兩個(gè)區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度相同”改成了“在x≥0區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0;在x<0區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為λB0”。

        總之,教材是高考試題命制素材的主要來源,命題者根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和考試大綱合理地進(jìn)行挖掘、衍生。教師要認(rèn)真鉆研教材中不同欄目的功能,基于教材又高于教材,要站在整體的高度審視教材,做到層次分明,結(jié)構(gòu)清晰,讓同一章節(jié)或不同章節(jié)的知識(shí)與方法交匯成系統(tǒng),結(jié)合教學(xué)實(shí)際,合理回歸教材,找準(zhǔn)切入點(diǎn),選擇合理的教法,動(dòng)態(tài)生成教學(xué)資源,根據(jù)不同層次學(xué)生需求,有效達(dá)成課程目標(biāo)。

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