摘?? 要:2022年高考全國乙卷理綜物理25題,以彈性碰撞和斜面模型為素材,設置問題情境,深入考查學生對物理概念和規(guī)律的理解、從圖像獲取信息的能力以及物理建模能力.其命題理念,對中學物理教學有著極強的示范導向作用.
關鍵詞:科學思維;模型建構;2022年高考
中圖分類號:G632???????? 文獻標識碼:A? ???????文章編號:1008-0333(2023)07-0107-04
高考物理試題對高中物理教學具有極強的示范導向作用.其中,模型建構能力是考查的主要方向之一,注重通過模型組合檢驗學生科學思維.綜觀高考壓軸題,多對象、多過程問題成為命題主流,“情境+建?!背蔀橹饕厣?,試題設計體現“源于教材、高于教材”的命題理念,旨在考查學生解決復雜問題的能力.2022年全國理綜乙卷第25題較好地呈現了這些特點.
1 試題(2022年全國理綜乙卷25題)
如圖1(a),一質量為m的物塊A與輕質彈簧連接,靜止在光滑水平面上;物塊B向A運動,t=0時與彈簧接觸,到t=2t0時與彈簧分離,第一次碰撞結束,A、B的v-t圖像如圖(b)所示.已知從t=0到t=t0時間內,物塊A運動的距離為0.36v0t0.A、B分離后,A滑上粗糙斜面,然后滑下,與一直在水平面上運動的B再次碰撞,之后A再次滑上斜面,達到的最高點與前一次相同.斜面傾角為θ(sinθ=0.6),與水平面光滑連接.碰撞過程中彈簧始終處于彈性限度內,求:
(1)第一次碰撞過程中,彈簧彈性勢能最大值;
(2)第一次碰撞過程中,彈簧壓縮量的最大值;
(3)物塊A與斜面間的動摩擦因數.
1.1 試題評析
試題屬于“多對象、多過程”問題,以生活中常見的碰撞為基本素材,結合中學物理教學實際,將彈性碰撞、勻變速直線運動、斜面模型、功能關系等概念、規(guī)律融入其中,深入考查學生對概念、規(guī)律的理解,重點考查學生物理建模能力.設計思路體現“源于教材、高于教材”的選拔性考試的命題理念,對物理教學有很好的指導作用.試題的一大特點是大量信息通過v-t圖像呈現,能否從圖中獲取關鍵信息是本題能否解決的關鍵.試題突出圖像應用,考查學生信息收集、加工能力.試題綜合考查學生物理核心素養(yǎng)的各個方面,側重考查學生建立模型解決實際問題的能力,體現選拔功能.具有較好的難度、區(qū)分度、信度和效度,兼顧了基礎性、綜合性、應用性、創(chuàng)新性等高考命題要求的各個維度.
試題另一個特點是:在立足物理建模等科學思維考查的同時,彰顯數學應用能力考查.數學是物理學理論的工具與表述形式,本題對數學知識和計算能力的考查要求很高,這不僅是因為數學是自然科學的語言,更因為科學思維能力的很大一個方面,就是運用數學知識解決問題的能力.
1.2 試題解構
題1?? 物塊B向靜止A運動,發(fā)生對心碰撞,屬于一維彈性碰撞模型.
由圖1(b)可知在碰撞過程中,B以初速度vB0=1.2v0做減速運動,A由靜止開始加速運動,到t=t0時刻,A、B同速且速度為vAB=v0,彈簧壓縮最短.在t=t0到t=2t0時間段內,彈簧逐步回歸原長,到t=2t0時刻,A以vA=2v0勻速水平右行,B以vB=0.8v0水平右行.
題2?? 物體A在斜面上的運動為兩個獨立的勻變速直線運動模型.
物體A以vA=2v0初速度沖上斜面,以加速度大小a1=gsinθ+μgcosθ
做勻減速直線運動;物體A從斜面高點滑下斜面,以加速度大小a2=gsinθ-μgcosθ做勻加速直線運動.
物塊A、B再次相撞后,A第二次到達斜面最高點與第一次相同,則物塊A第二次與B分離后速度大小為2v0且右行.
3 教學啟示
無模型,不物理.高考壓軸題通常是“情境+建?!钡亩鄬ο?、多過程問題,十分重視考查學生解決問題的能力,而模型建構能力,則是解決問題的必由之路.這啟示我們在物理教學中,要注重從情境中析出核心問題、通過建模解決核心問題.
學生往往被長長的題目嚇到.其實,大批量文字描述,目的在于創(chuàng)設情境,“解決問題”應在具體的情境中進行.學生解決實際問題能力的高低,往往取決于將情境與知識聯系的水平.能否將文字語言轉化成解決問題的物理語言,建立相應的物理模型,是解決問題的關鍵.在物理學習中,學生存在的一個主要問題是:不會讀題.通常是一口氣讀完全部題,讀完之后,究竟獲得什么信息,一片茫然.這種讀題是花費大量時間而效果極低下的一種讀題方式.為了有效解決物理問題,我們需要做如下改進:
3.1 樹立信心,堅定信念
“恐懼來源于未知.”所以堅定信心是第一要務.物理教與學中,必須踏實、細致,注重科學思維,注重建模能力的培養(yǎng).
3.2 重視探究性學習
創(chuàng)造機會使學生動手、動腦、動筆、動口,通過探究學習實現建模能力的提高.教師有針對性地創(chuàng)設真實、具體、形象情境,搭建平臺,引起學生積極學習興趣,激發(fā)學生思維,激發(fā)主動探究知識的意識與行為.
3.3 正本清源,重視教材
所有的高考試題,考查的是對物理概念、規(guī)律的理解、掌握、應用,考查的是基礎知識.高考試題命制遵循“源于教材、高于教材、理在教材”的原則,因此教學中,應充分運用教材資源,真正體現以教材為本、以學生為本教學思想,學生才能從“刷題”中解放出來.高三物理復習,一定要回歸課本、做到章節(jié)過關、知識點過關,重視課本中的例題與課后問題與練習,注意解題規(guī)范,應反復研讀課本,加深對概念、規(guī)律理解、掌握與應用.
3.4 認真讀題,嘗試說題,解構問題
命題的過程是將知識溶于問題情境,考查學生解決問題的能力;解決問題的過程當然是將知識從問題情境中結晶析出.多對象、多過程的高考物理壓軸題,其物理過程看似復雜,其實可以分解成若干單對象、單過程問題,從而將抽象問題具體化,復雜問題簡單化,實際問題模型化.現在的物理壓軸題,為降低難度,都設置了幾個小問題,并且,小問題是逐層遞進的.對于設置現實物理情境的長敘述物理問題,為將物理問題轉化為數學問題,我們按照“文字語言——物理語言——數學描述”方向轉化.
3.5 建構模型,解決問題
經過“解構問題”過程,很長的題目將以十分簡潔的核心問題的形式呈現在我們面前,此時,建構物理模型,運用數學物理方法(牛頓動力學方法、能量方法、動量方法)解決問題.
3.6 加強實驗,學以致用
無實驗,不物理.物理建立在實驗基礎上,任何教學方法都替代不了實驗在教學中的作用,對教材中的實驗,包括“做一做”等,盡可能創(chuàng)造機會做實驗.在概念建立、規(guī)律得出、習題解答等方面精心設計實驗,引導學生從“解題”向“解決問題”轉變.讓物理實驗元素貫穿教學各個環(huán)節(jié),以求給學生物理思維提供最本真、準確、原始的素材.
參考文獻:
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[3] 楊勇.立足物理概念考查,彰顯數學應用的能力[J].物理教學,2022(2):63.
[責任編輯:李?? 璟]
收稿日期:2022-12-05
作者簡介:陳衛(wèi)國,男,湖南省株洲人,碩士,中學高級教師,從事高中物理教學研究.