楊學(xué)切

摘? ?要：命題能力是高中物理教師必備的能力之一。一份好的試題可以對(duì)教學(xué)起到正面引導(dǎo)的作用，有瑕疵或錯(cuò)誤的試題，不僅失去了有效的評(píng)價(jià)作用，也將誤導(dǎo)學(xué)生、困擾教師。文章針對(duì)高中物理命題中經(jīng)常出現(xiàn)的瑕疵或錯(cuò)誤進(jìn)行梳理、說(shuō)明，旨在提醒教師、教研員和教輔資料的編者在命題與教學(xué)中規(guī)避這些瑕疵或錯(cuò)誤。

關(guān)鍵詞：高中物理;命題;避坑;指南

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2020）12-0038-4

俗話說(shuō)命題永遠(yuǎn)是一門(mén)有遺憾的藝術(shù)。準(zhǔn)備再充分的一次命題，都可能留下一些遺憾之處。命題工作只有更好，沒(méi)有最好。但是，在命題中出現(xiàn)的瑕疵將影響評(píng)價(jià)的效度;試題有科學(xué)性錯(cuò)誤，更是不能容忍的。本文基于筆者多年參與各級(jí)各類(lèi)命題與研究，梳理出高中物理命題中4類(lèi)常見(jiàn)的瑕疵或錯(cuò)誤，也就是“命題之坑”，同時(shí)也提供了 “避坑”建議。

1? ? 已知條件想當(dāng)然

由于長(zhǎng)時(shí)間從事物理教學(xué)工作，容易形成“思維慣性”，教師常常對(duì)試題中有些物理數(shù)據(jù)或條件 “理所當(dāng)然”地默認(rèn)為是已知條件，在題設(shè)中忽略了明確表述。當(dāng)學(xué)生面對(duì)試題時(shí)就會(huì)造成困惑，甚至誤入歧途，無(wú)法解答。

例1 用圖1所示裝置探究動(dòng)能定理。有下列器材：A.電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器;B.220 V交流電源;C.紙帶;D.細(xì)線、小車(chē)、砝碼和砝碼盤(pán);E.一端帶滑輪的長(zhǎng)木板、小墊木;F.刻度尺。

（1）實(shí)驗(yàn)中還需要的實(shí)驗(yàn)器材為_(kāi)_______。

（2）按正確的實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖2，圖中數(shù)據(jù)xA、xB和xAB已測(cè)出，交流電頻率為f，小車(chē)質(zhì)量為M，砝碼和砝碼盤(pán)的質(zhì)量為m，以小車(chē)、砝碼和砝碼盤(pán)組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，從A到B過(guò)程中，合力做功為_(kāi)________，動(dòng)能變化量為_(kāi)___________，比較二者的大小關(guān)系，可探究動(dòng)能定理。

答案：（1）天平;

（2）mgxAB，■（M+m）（x■■-x■■）f 2

本題為2020年4月，某市高三質(zhì)檢題，命制試題時(shí)想當(dāng)然地認(rèn)為“重力加速度g”是已知條件，大多數(shù)學(xué)生也犯刷題“后遺癥”，按照命題者的想法，解出“正確答案”。而思維嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)生，糾結(jié)著重力加速度沒(méi)有提供，如何求解第（2）問(wèn)“從A到B過(guò)程中，合力做功”。因此，影響本題考試區(qū)分度，也使得全卷的試題信度降低。

【避坑建議】

最后審題嚴(yán)把關(guān)。

教師多年只教一門(mén)物理課，見(jiàn)過(guò)的題目太多，物理模型過(guò)于熟悉，導(dǎo)致想當(dāng)然地認(rèn)為有些物理?xiàng)l件或物理模型應(yīng)該是已知的。因此，最后審題必須嚴(yán)把關(guān)。命題中常犯的“想當(dāng)然式錯(cuò)誤”有以下幾個(gè)方面：①該提供的物理常數(shù)沒(méi)有提供。如重力加速度g、萬(wàn)有引力常數(shù)G、靜電力常量k、光速c、普朗克常量h。②該明確的方位（或方向）沒(méi)有明確。如空間平面是水平面還是豎直面？力或速度的方向是水平方向還是其他方向？電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度等矢量方向是否明確表述？③該有的模型條件沒(méi)有清晰表明。如輕繩、輕桿、輕質(zhì)彈簧、小球等，省略了“輕、輕質(zhì)、小”的形容詞，物理模型變得不清晰。還有“不計(jì)空氣阻力”“絕緣光滑平面”“不考慮粒子間相互作用”等條件描述都容易被忽視。④命制實(shí)驗(yàn)題中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率50 Hz經(jīng)常也會(huì)忘了注明。

2? ? 題設(shè)數(shù)據(jù)不自洽

物理命題的基本要求是數(shù)據(jù)的科學(xué)性，若科學(xué)性出現(xiàn)了問(wèn)題，不論試題多么完美，都將被擯棄?？茖W(xué)性的重要表現(xiàn)是題設(shè)條件需要邏輯自洽。在命題時(shí)，題設(shè)條件已經(jīng)可以確定某幾個(gè)并列的結(jié)果，為了特定考查的需要，可以對(duì)某個(gè)結(jié)果進(jìn)行人為賦值（也稱題設(shè)條件重置），求解其他結(jié)果。但若忽視了物理過(guò)程中應(yīng)該遵守的比較隱性的物理規(guī)律，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的科學(xué)性出現(xiàn)問(wèn)題，造成題設(shè)條件的不自洽[1]。

例2 如圖3所示，一矩形單匝金屬框abcd，下邊 ab邊與磁場(chǎng)上邊界水平對(duì)齊，現(xiàn)靜止釋放，沿豎直方向進(jìn)入范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。已知金屬框質(zhì)量m=0.2 kg，電阻R=1.0 Ω，ab邊長(zhǎng)L=0.2 m，bc邊足夠長(zhǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5 T。當(dāng)金屬框下降h=0.5 m時(shí)，框內(nèi)產(chǎn)生了Q=0.9 J的熱量，這時(shí)金屬框的cd邊仍在磁場(chǎng)外。不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2。試求此時(shí)金屬框中感應(yīng)電流的大小和方向。

解 根據(jù)能量守恒，mgh=■mv2+Q

再由，E=BLv，I=■

解得：v=1 m/s，I=0.2 A，根據(jù)右手定則，電流方向?yàn)閍bcda（逆時(shí)針）。

定性分析：若v=1 m/s，金屬框做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，平均速度大于0.5 m/s，下降0.5 m的距離所用的時(shí)間小于1 s;速度1 m/s是此過(guò)程中的最大速度，此時(shí)的最大電流I=0.2 A。綜合以上兩點(diǎn)可得線框下降0.5 m的距離所產(chǎn)生的焦耳熱Q

定量分析：由牛頓第二定律對(duì)金屬框列出微分方程為：

mg-■=m■

經(jīng)分離變量積分可得：

v=■（1-e■）? ? ? （1）

x=■vdt=■t-■（1-e■） （2）

實(shí)際上，金屬框下降h=0.5 m時(shí)，下落時(shí)間、末速度、過(guò)程中的焦耳熱都已經(jīng)確定。先由（2）式可得t=0.3171 s（小數(shù)點(diǎn)后保留4位）;再由（1）式可得瞬時(shí)速度大小為v=3.1456 m/s;最后，由能量守恒定律可得框內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=0.0105 J。因此，本題金屬框下降h=0.5 m與框內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=0.9 J屬于條件重復(fù)設(shè)置，但不符合自洽性。

題設(shè)數(shù)據(jù)重復(fù)設(shè)置，優(yōu)點(diǎn)很明顯：一是能夠拓展命題素材。原本超出中學(xué)考試要求的一些物理過(guò)程、物理方法，通過(guò)如此方法處理，降低了難度，變成不超綱;二是能夠預(yù)設(shè)考查功能。通過(guò)對(duì)部分結(jié)果的賦值，引導(dǎo)學(xué)生從命題者的考查意圖出發(fā)來(lái)解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了命題者的考查預(yù)設(shè)[2]。但是，也埋下了一個(gè)隱患，若數(shù)據(jù)設(shè)置不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致不自洽，變成廢題、錯(cuò)題。

【避坑建議】

驗(yàn)證題設(shè)數(shù)據(jù)或改用字母表示。

高中物理出現(xiàn)數(shù)據(jù)不自洽問(wèn)題，主要表現(xiàn)在三個(gè)地方：

一是電磁感應(yīng)中非勻變速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，往往題設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位移、速度、時(shí)間、電量、焦耳熱等物理量，遵守著比較隱性的物理規(guī)律，有一個(gè)確定，其他物理量就唯一確定了。命題時(shí)為了避開(kāi)微分方程的求解，對(duì)物理量進(jìn)行重復(fù)賦值，這是可以的，但一定要注意數(shù)據(jù)的自洽性。命題者必須運(yùn)用高等數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，使其盡量等于或接近理論值，如2012年天津高考卷第11題就做得很好。

二是汽車(chē)以恒定功率運(yùn)動(dòng)與導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律都存在極限過(guò)程，理論上，經(jīng)過(guò)無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間才達(dá)到最大速度。若在設(shè)置達(dá)到最大速度的時(shí)間或位移時(shí)所給數(shù)據(jù)過(guò)小，運(yùn)用不同計(jì)算方法得出的結(jié)果將存在矛盾、不自洽?？碱}的科學(xué)性是極強(qiáng)的，在數(shù)據(jù)設(shè)置時(shí)必須要注意到自洽性的要求，如2009年上海高考卷第20題，在設(shè)置數(shù)據(jù)時(shí)就注意了這個(gè)問(wèn)題[3]。

三是運(yùn)動(dòng)軌跡為擺線問(wèn)題，為了避開(kāi)中學(xué)階段復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)合成與分解，往往也要將題設(shè)條件重置，這時(shí)必須考慮數(shù)據(jù)的自洽性。如2008年的江蘇高考卷第14題，2013年的福建高考卷第22題，都做得“天衣無(wú)縫”，達(dá)成了命題的意圖。

當(dāng)然，若字母運(yùn)算不是太復(fù)雜，也可以改用字母表示題設(shè)物理量，在此不再贅述。

3? ? 物理過(guò)程靠“臆想”

在試題編制的時(shí)候，為了考查學(xué)生特定的能力或素養(yǎng)，經(jīng)常采用去情景化手段，創(chuàng)設(shè)一些理想化物理過(guò)程。從題面與解答上看都沒(méi)有任何問(wèn)題。但是，實(shí)際上此物理過(guò)程只是命題者的“臆想”而已，根本不可能存在。

例3 用水平力F=30 N拉著一個(gè)質(zhì)量為2 kg的物體在水平面上由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻將力F隨時(shí)間均勻減小到0。整個(gè)過(guò)程物體所受的摩擦力大小隨時(shí)間變化如圖4中的實(shí)線所示，求：

（1）物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小;

（2）整個(gè)過(guò)程物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;

（3）物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)發(fā)生的位移。

解 （1）由牛頓第二定律知：

a=■

解得，a=5 m/s2

（2）由圖像知30 s末，物體開(kāi)始靜止，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間為30 s。

（3）由圖像知加速時(shí)間為10 s，所以有：

x=■at2

解得：x=250 m

分析：此題是2018年某市質(zhì)檢題，此后廣為流傳。用圖像提供物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程，解答也是合情合理。

我們換個(gè)視角審視，就會(huì)發(fā)現(xiàn)此物理過(guò)程根本不可能發(fā)生。從動(dòng)量定理角度分析，0～30 s內(nèi)，圖中水平力F與時(shí)間軸圍成的面積大于摩擦力與時(shí)間軸圍成的面積，即水平力F沖量大小大于摩擦力沖量大小，也就是說(shuō)30 s末物體不可能處于靜止?fàn)顟B(tài)。不是命題者想讓其停止運(yùn)動(dòng)，物體就會(huì)停止運(yùn)動(dòng)的。

【避坑建議】

關(guān)注運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性。

此類(lèi)命題錯(cuò)誤一般存在于對(duì)“運(yùn)動(dòng)速度不可能突變”的物理本質(zhì)的忽視。物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中力、加速度可以突變，速度是不能突變的。至于碰撞問(wèn)題，其本質(zhì)是速度變化的時(shí)間很短，對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)而言，忽略了變化的時(shí)間，并非速度可以突變。認(rèn)清運(yùn)動(dòng)速度的連續(xù)性可以避免“臆想”出不可能發(fā)生的物理過(guò)程。用圖像表達(dá)物理過(guò)程時(shí)，也容易忽視其運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性。

又如，一質(zhì)點(diǎn)沿 Ox 軸運(yùn)動(dòng)，t=0 時(shí)刻起，其位移隨時(shí)間變化的圖像如圖5所示，其中圖線 0～1 s 內(nèi)為直線，1～5 s 內(nèi)為正弦曲線，二者相切于 P 點(diǎn)，則（? ? ）

A.0～3 s 內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的路程為 2 m

B.0～3 s 內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)先做減速運(yùn)動(dòng)后做加速運(yùn)動(dòng)

C.1～5 s 內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的平均速度大小為 1.5 m/s

D.3 s 末，質(zhì)點(diǎn)的速度大小為 2 m/s

解 根據(jù)對(duì)稱性知，1 s 末的速度與 3 s 末的速度等值反向，由于 1 s 末質(zhì)點(diǎn)的速度大小為 2 m/s，故 3 s 末質(zhì)點(diǎn)的速度大小為 2 m/s，D 選項(xiàng)正確。

實(shí)際上，題設(shè)條件“二者相切于 P 點(diǎn)”是“臆想”條件，求導(dǎo)可知正弦曲線在1、3、5 s時(shí)刻的切線斜率大小為2.34，不是2，不是畫(huà)得似相切，就真的相切，違背了運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性。

4? ? 問(wèn)題設(shè)置超考綱

高中階段的許多物理概念、規(guī)律，往往只在特定情況下適用。教師對(duì)特定條件理解片面化、狹隘化;或?qū)μ囟l件擴(kuò)大化、普適化，會(huì)造成超出中學(xué)物理教學(xué)要求，也就是超出考綱了。因此，在命題時(shí)要注意問(wèn)題設(shè)置不能超考綱;教師不能因自身的知識(shí)欠缺，編制出很多錯(cuò)題，更不能用錯(cuò)誤的解析去自圓其說(shuō)。

例4 如圖6所示，圓環(huán)a和b的半徑之比r1：r2=2：1，用粗細(xì)相同、同樣材料的導(dǎo)線構(gòu)成。連接兩環(huán)的導(dǎo)線電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終以恒定的變化率變化。那么，當(dāng)只有a環(huán)置于磁場(chǎng)中與只有b環(huán)置于磁場(chǎng)中兩種情況下，A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差之比為（? ? ）

A. 1：1? ? B. 2：1

C. 3：1? ? D. 4：1

本題給出的正確答案為B選項(xiàng)。

解 只有a環(huán)置于磁場(chǎng)中，a環(huán)就是電源，b環(huán)為電路;只有b環(huán)置于磁場(chǎng)中，b環(huán)是電源， a環(huán)為電路;運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律和電阻定律得出答案。

在感生現(xiàn)象中，感生電動(dòng)勢(shì)存在于整個(gè)電路，不能認(rèn)為只有某一部分存在電動(dòng)勢(shì)。要求解A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差，需要用基爾霍夫方程組求解。高中階段對(duì)內(nèi)電路上的電勢(shì)差，考綱明確刪除。2019年全國(guó)高考理綜課標(biāo)I卷的第20題，問(wèn)題設(shè)置就很好地回避了。

【避坑建議】

用心鉆研，恰當(dāng)回避。

“給學(xué)生一杯水，教師要有一桶水?！睂?duì)游走于大學(xué)物理與中學(xué)物理之間的物理概念、規(guī)律，教師應(yīng)該用心鉆研，精準(zhǔn)把握。在命題時(shí)，問(wèn)題設(shè)置應(yīng)恰當(dāng)回避，以免超綱。

除了感生電動(dòng)勢(shì)外，高中物理命題中需要恰當(dāng)回避的還有以下幾點(diǎn)。

（1）質(zhì)點(diǎn)系的功能關(guān)系，高中物理教學(xué)不做要求，需回避外力對(duì)“形變?nèi)梭w”的做功問(wèn)題。如2013年天津物理高考卷第2題，就出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)答案漏選D選項(xiàng)。

（2）交流電路中，存在電容、電感、二極管等非純電阻器件時(shí)，在討論電路分流問(wèn)題、功率問(wèn)題時(shí)，可能涉及交流相位、功率因數(shù)問(wèn)題，在問(wèn)題設(shè)置時(shí)要盡量回避。如2014年全國(guó)課標(biāo)Ⅱ卷第21題，其標(biāo)準(zhǔn)答案就備受爭(zhēng)議，至今不了了之。

（3）高中物理對(duì)電勢(shì)概念沒(méi)有深入探討，電勢(shì)能的系統(tǒng)性也僅僅了解而已，更沒(méi)有明確提出勢(shì)能定義式以及準(zhǔn)確表述。高中階段都是基于場(chǎng)源恒定的基礎(chǔ)上討論電勢(shì)、電勢(shì)能的，在電容器的動(dòng)態(tài)問(wèn)題（相當(dāng)于場(chǎng)源變化了）中，盡量回避電勢(shì)和電勢(shì)能的考查。如2016年天津高考理綜卷第4題，對(duì)C選項(xiàng)的解釋就存在問(wèn)題;2009年福建理綜卷第15題，B、C選項(xiàng)也是超綱的。

（4）溫度相同時(shí)，不同結(jié)構(gòu)的分子平均動(dòng)能一般不同，命題時(shí)最好避開(kāi)不同物質(zhì)相同溫度的分子平均動(dòng)能大小比較。

5? ? 結(jié)束語(yǔ)

在信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，有瑕疵或錯(cuò)誤的試題也在快速、廣泛地傳播，因此，命題的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性顯得特別重要。在核心素養(yǎng)視角下，高中物理的命題要求是：有真實(shí)的情境——落實(shí)模型建構(gòu)思維，有恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題設(shè)置——有效考查能力與素養(yǎng)，有規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋磉_(dá)——適合閱讀和思考。命制題目的每個(gè)環(huán)節(jié)都是技術(shù)與藝術(shù)的融合，在命制過(guò)程中有許許多多意想不到的“坑”，限于篇幅不能一一舉例說(shuō)明，謹(jǐn)以此文拋磚引玉，使得命題不犯錯(cuò)，也使得學(xué)生不要將時(shí)間浪費(fèi)在錯(cuò)題或廢題上。

參考文獻(xiàn)：

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（欄目編輯? ? 陳? 潔）