浙師大附中 陳冬武

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中指出，學(xué)科育人價(jià)值集中體現(xiàn)在學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。通過物理觀念的構(gòu)建來實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)思維的形成，使其養(yǎng)成科學(xué)探究的能力，遵循科學(xué)的態(tài)度與責(zé)任，這就要求我們必須確立正確的教學(xué)意識(shí)與觀念。在高三習(xí)題課教學(xué)結(jié)束后，剩下來的都是些什么呢？學(xué)生已經(jīng)忘記了具體題目，但是，留下來了習(xí)題中所具有的物理思想、方式、態(tài)度等。這些為學(xué)生終身所保持，變成了習(xí)慣，可以對(duì)之后的各項(xiàng)學(xué)習(xí)、生活給予支持的內(nèi)容即為核心素養(yǎng)。

一、提升物理復(fù)習(xí)方面的思維廣度

思維廣度，其實(shí)就是橫向思維，是指利用題目中信息之間的相關(guān)性，找到處理各類問題的突破口。而在高三階段所進(jìn)行的物理復(fù)習(xí)課中，因?yàn)閷W(xué)生已具有相應(yīng)的基礎(chǔ)性知識(shí)，所以需要我們教師利用變式的形式，增加學(xué)生思維的發(fā)散度，來訓(xùn)練其思維，提高學(xué)生探究問題、解決問題的能力。

例1見圖1，質(zhì)量即m、電荷量即q的鈾235離子，由容器A之下的S1小孔持續(xù)性地飄入了加速電場，其初速度可以被當(dāng)作零.通過S2小孔垂直在磁場方向而逐步進(jìn)入至磁感應(yīng)強(qiáng)度即B的勻強(qiáng)磁場，做出半徑即R的勻速圓周運(yùn)動(dòng).離子在行進(jìn)了半個(gè)圓周后，離開了磁場，并被搜集，在離開磁場期間，離子束的等效電流即I.無需考慮到離子重力、離子之間的彼此作用。

圖1 2012天津高考題

(1)(2)略

(3)加速電壓會(huì)處于U±ΔU這一范圍中發(fā)生細(xì)微地改變。如果A容器中具有電荷量相一致的鈾235、鈾238，其通過電場加速逐步進(jìn)入至U（磁場），發(fā)生了分離，為了讓兩類離子在磁場中無法進(jìn)行交疊，應(yīng)小于？（百分?jǐn)?shù)，兩位）

解析：

問題1：質(zhì)量較大的離子，何時(shí)擊中點(diǎn)最遠(yuǎn)？何時(shí)最近？

問題2：質(zhì)量較小的離子，何時(shí)擊中點(diǎn)最遠(yuǎn)？何時(shí)最近？

問題3：質(zhì)量不同的離子，如何能保證一定不重疊？

變易理論指出，學(xué)習(xí)是鑒于學(xué)生對(duì)事務(wù)關(guān)鍵屬性所具有的認(rèn)知、對(duì)這類屬性的一同聚焦，而關(guān)鍵屬性的辨別又需要依賴于這一屬性在某一維度中所發(fā)生的變易。離子分離問題中的核心即為“大圓”的最近點(diǎn)和“小圓”的最遠(yuǎn)點(diǎn)的不重合。

例2某一質(zhì)譜儀的各項(xiàng)工作原理見圖2。大量的甲、乙離子飄入至電壓力即U0的加速電場，其初速度趨近于0，在進(jìn)行加速后，經(jīng)過寬即L的狹縫MN順與磁場間彼此垂直的方向進(jìn)入至磁感應(yīng)強(qiáng)度即B的勻強(qiáng)磁場，最后，打至照相底片。甲、乙離子的電荷量即+q，質(zhì)量依次是2m、m，在圖中，虛線即通過狹縫左、右邊界M、N的甲種離子的運(yùn)動(dòng)軌跡。無需考慮到離子之間的彼此作用。

圖2 2017江蘇高考題

(1)(2)略；

(3)如果考慮到加速電壓具有波動(dòng)，處于(U0-△U)至(U0+△U)間發(fā)生改變，要想讓甲、乙離子在底片中不會(huì)發(fā)生重疊，求出狹縫寬度L能夠滿足的條件。

解析：只要滿足

就可以保證兩束離子不會(huì)重疊。

例3借助電場、磁場，可以把具有不同比荷的離子分開，這一方式在化學(xué)分析、原子核技術(shù)等許多領(lǐng)域中都十分關(guān)鍵。如圖3所示，碳14與碳12經(jīng)過電離后的原子核帶電量即q，由A容器之下的S小孔持續(xù)性地飄入電勢差即U的加速電場，通過S之下的O小孔，順SO垂直進(jìn)入至磁感應(yīng)強(qiáng)度即B、方向垂直于紙面朝里的勻強(qiáng)磁場，被打至照相底片D，并被吸收，而D、O處于相同的水平面，碳12的粒子處于OD中的落點(diǎn)間距O即d，粒子通過S小孔期間的速度可以被當(dāng)作零，無需考慮到粒子重力。

圖3 期末聯(lián)考題

(1)(2)略；

(3)加速電壓會(huì)在范圍中發(fā)生細(xì)微的改變。在θ<θm時(shí)，碳14與碳12經(jīng)過電場加速后逐步進(jìn)入至磁場中出現(xiàn)分離，為了讓兩類離子在照相底片上落點(diǎn)區(qū)域不發(fā)生重疊，應(yīng)滿足什么條件？

通過一題多變，讓學(xué)生在變中找到其中的不變，從而加深對(duì)題目的理解，訓(xùn)練了學(xué)生的科學(xué)思維，進(jìn)而在復(fù)習(xí)課中落實(shí)對(duì)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

二、提高物理復(fù)習(xí)課的思維深度

思維深度也就是集中思維，是處于縱、橫維度中全方位地思考各類問題，更為關(guān)注思維的嚴(yán)謹(jǐn)性。在處理各類問題時(shí)，不但可以借助已有的各類信息，還可以發(fā)掘出各個(gè)隱含條件，做出正確判斷。

例1見圖4，某一正、負(fù)電子均與磁場間彼此垂直，順與邊界間即為θ=30°的方向，處于一致的速度下，被射至勻強(qiáng)磁場，正、負(fù)電子處于磁場中所得到的運(yùn)動(dòng)時(shí)間比為

圖4 期末聯(lián)考題

A.1:1B.3:1C.5:1D.1:5

解析：利用單邊界問題中的“直進(jìn)直出”“斜進(jìn)斜出”模型，就能解決這個(gè)問題。

通過改變情景，讓有邊界變化到?jīng)]有邊界，利用學(xué)生心中已有的邊界問題，去根據(jù)題目構(gòu)建的“虛擬邊界”，以重構(gòu)解題模型，進(jìn)而處理各類物理問題。

例2見圖5，其即可以測算比荷的某一裝置的簡化圖，在第一象限中具有垂直于紙面朝里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0×10-3T，處于y軸間距坐標(biāo)原點(diǎn)L=0.50m的P即離子的入射口，處于y放好接收器，把某一具有正電荷的粒子借助v=3.5×104m/s由P射入至磁場，如果粒子處于y軸間距坐標(biāo)原點(diǎn)L=0.50m的M被觀測到，且運(yùn)動(dòng)軌跡半徑是最小的，設(shè)定帶電粒子的質(zhì)量即m，電量即q，無需記下其重力。

圖5 2009福建高考題

(1)求上述粒子的比荷；(2)(3)略。

解析：要求解粒子的比荷，需要求出軌跡圓的半徑，根據(jù)題意：運(yùn)動(dòng)半徑恰好最小，有數(shù)學(xué)知識(shí)，通過確定兩個(gè)點(diǎn)的圓為以這兩點(diǎn)間距為直徑的圓。所以將P、M兩點(diǎn)連接起來作為“虛擬邊界”，按照“直進(jìn)直出”（如圖6），從而求出半徑為

圖6“虛擬邊界”

這道題目就需要學(xué)生對(duì)“直進(jìn)直出”“斜進(jìn)斜出”模型有更加深刻的理解。從而從無邊界，構(gòu)建出“虛擬邊界”，再利用已有的知識(shí)進(jìn)行求解。

例3見圖7，虛線所指出的圓形區(qū)域中具有某一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，P即磁場邊界中的某一點(diǎn)，許多相一致的帶電粒子以、相一致的速率通過P，在紙面中順各個(gè)方向射入至磁場。如果粒子射入速率即v1，這些粒子在磁場邊界中的出射點(diǎn)處于六分之一的圓周；如果粒子射入速率即v2，出射點(diǎn)處于三分之一的圓周。無需考慮到重力、帶電粒子間的彼此作用。v2:v1即

圖7 2017全國卷高考題

解析：處理這一題目的核心即出射點(diǎn)僅處于六分之一或是三分之一的圓周這個(gè)信息。若在圓周上找到一個(gè)三分之一點(diǎn)，作出一條過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的連線作為“虛擬邊界”(如圖8），當(dāng)以此間距為直徑的圓，才能滿足在“直進(jìn)直出”時(shí)，出射點(diǎn)最遠(yuǎn)，進(jìn)而求出半徑，求出速度。

圖8“虛擬邊界”

三、基于核心素養(yǎng)的復(fù)習(xí)課教學(xué)策略

（一）知識(shí)問題化

想要極大地提升學(xué)生的思維性能力，就需要教師應(yīng)用問題鏈來引導(dǎo)其自主進(jìn)行思考，讓學(xué)生能夠逐步跨越最近的發(fā)展區(qū)，減弱認(rèn)知困難，增強(qiáng)思維品質(zhì)。如在解決離子分離的問題時(shí)，設(shè)置軌跡半徑較大的離子在電壓波動(dòng)時(shí)的擊打范圍，軌跡半徑較小的離子在電壓波動(dòng)時(shí)的擊打范圍，再設(shè)置如何區(qū)分開來。處于這一問題設(shè)置中，更為重視問題中的各個(gè)細(xì)節(jié)與困難，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，提升了學(xué)生處理物理問題的能力。

（二）問題情景化

通過具體情景來展示問題，讓學(xué)生感受到問題的真實(shí)性，培養(yǎng)學(xué)生從題目中提取有用信息，轉(zhuǎn)化為物理語言，建立正確的物理模型，進(jìn)而提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。