從高考試題看高中物理教學(xué)-2

從高考試題看高中物理教學(xué)［摘要］：新課改下的高考，考察的依然是學(xué)生的能力。如何在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的能力，如何更好地組織高中物理教學(xué)？本文結(jié)合2007年物理高考試題（廣東卷）作出探討。新一輪的課程改革已經(jīng)走過(guò)四個(gè)年頭，高考的模式也不斷創(chuàng)新和發(fā)展。但是，不管高考如何改革，它的選拔人才的功能沒(méi)有改變，它的考察核心仍然是學(xué)生的能力，包括繼續(xù)學(xué)習(xí)能力、思維能力等等。對(duì)于高中物理學(xué)科而言，學(xué)生的能力，并不等同于教師多給學(xué)生講了多少題目，也絕非意味著學(xué)生要多做多少題目。關(guān)鍵是，通過(guò)高中三年的物理學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的一種物理思維品質(zhì)。這將是學(xué)生終身受用的，也是高考一直關(guān)注和考察的。那么，在高中物理教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)如何把握這一本質(zhì)，如何更有效地培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的能力呢？本文試結(jié)合近年物理高考題目，從中窺視高中物理教學(xué)應(yīng)當(dāng)注意的地方。一、物理教學(xué)中應(yīng)特別注重培養(yǎng)學(xué)生的物理建模能力。模型是實(shí)際物體（原型）的近似，它僅突出物體的主要特征，是一種科學(xué)的抽象，建立物理模型，便于進(jìn)行理論分析和研究。比如牛頓由于提出了質(zhì)點(diǎn)模型，才使他有可能解決的天體間的引力問(wèn)題?？梢赃@樣說(shuō)，物理學(xué)中的規(guī)律、結(jié)論等都是通過(guò)對(duì)理想化的物理模型的分析和研究而得出來(lái)的。近年來(lái)，隨著物理高考對(duì)能力考察力度的加大，理論聯(lián)系實(shí)際的試題漸成趨勢(shì)。不僅題量逐年遞增，涉及的領(lǐng)域范圍也越來(lái)越廣。因此，我們?cè)谄綍r(shí)的物理教學(xué)中，首先應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生步入模型這個(gè)思維大門(mén)，并且通過(guò)練習(xí)、實(shí)踐等方法讓學(xué)生適應(yīng)并掌握這種思維模式，具備初步的物理建模能力。例1、（2007廣東卷第17題）如圖所示，在同一豎直上，質(zhì)量為2m的小球A靜止在光滑斜面的底部，斜面高度為H＝2L。小球受到彈簧的彈性力作用后，沿斜面向上運(yùn)動(dòng)。離開(kāi)斜面后，達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)與靜止懸掛在此處的小球B發(fā)生彈性碰撞，碰撞后球B剛好能擺到與懸點(diǎn)O同一高度，球A沿水平方向拋射落在水平面C上的P點(diǎn)，O點(diǎn)的投影O＇與P的距離為L(zhǎng)/2。已知球B質(zhì)量為m，懸繩長(zhǎng)L，視兩球?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，求：=1\*GB3①、球B在兩球碰撞后一瞬間的速度大小；=2\*GB3②、球A在兩球碰撞后一瞬間的速度大?。?3\*GB3③、彈簧的彈性力對(duì)球A所做的功。分析：解決這一題目，關(guān)鍵在于能夠正確地分析小球A、B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，在每個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，理解其運(yùn)動(dòng)形式，并把這些運(yùn)動(dòng)形式歸納成為平時(shí)常見(jiàn)的物理運(yùn)動(dòng)模型，進(jìn)而快速正確地進(jìn)行解題。小球A受到彈簧彈力作用后，沿斜面向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小球A離開(kāi)斜面時(shí)，小球?qū)⒁砸欢ǖ乃俣葀1做斜拋運(yùn)動(dòng)（斜拋運(yùn)動(dòng)模型）：當(dāng)它達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)，其速度僅剩水平方向的分量。然后與小球B發(fā)生彈性碰撞（彈性碰撞模型）：碰撞時(shí)系統(tǒng)動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒。碰撞后，小球A將做平拋運(yùn)動(dòng)（平拋運(yùn)動(dòng)模型）：下落時(shí)間由豎直方向決定，水平位移由平拋初速度和下落時(shí)間共同決定。小球B將做圓周運(yùn)動(dòng)（單擺模型）：運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，恰好有到達(dá)最高點(diǎn)的臨界條件是重力提供向心力。如果能夠這樣充分構(gòu)建出這四個(gè)常見(jiàn)的物理模型，題目便可迎刃而解。（詳細(xì)解答過(guò)程略）。由此可見(jiàn)，物理建模不僅能引導(dǎo)學(xué)生從簡(jiǎn)單的死搬硬套公式過(guò)渡到依據(jù)問(wèn)題模型，理論聯(lián)系實(shí)際，再升華到理性思維的高度上來(lái)，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生提高綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在解答源于生活而又高于生活的高考物理題時(shí)，如果能正確構(gòu)建出一個(gè)適當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ?，將?huì)使審題更加形象快捷，更加便于問(wèn)題的分析和解題方法的突破，必將十分有利于提高解答的速度和準(zhǔn)確率。二、在物理教學(xué)中應(yīng)注意充分與數(shù)學(xué)圖形相結(jié)合，養(yǎng)成數(shù)形結(jié)合的習(xí)慣。數(shù)學(xué)的廣泛應(yīng)用，既推動(dòng)了數(shù)學(xué)學(xué)科本身的進(jìn)步，也推動(dòng)了物理學(xué)科的發(fā)展。可以說(shuō)，數(shù)學(xué)是與物理聯(lián)系最緊密的學(xué)科。在分析和解決物理問(wèn)題的過(guò)程中，充分運(yùn)用數(shù)學(xué)圖形，可以形象直觀地幫助學(xué)生更好地理解和把握物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而可以幫助學(xué)生正確地創(chuàng)建物理模型，提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，從而形成良好的科學(xué)習(xí)慣。因此，在高考中，時(shí)常涉及物理問(wèn)題的圖形化處理，綜合考察學(xué)生的數(shù)形結(jié)合的能力。例2、（2007廣東卷第6題）平行板間加如圖（a）所示周期變化的電壓，重力不計(jì)的帶電粒子靜止在平行板中央，從t＝0時(shí)刻開(kāi)始將其釋放，運(yùn)動(dòng)過(guò)程無(wú)碰板情況。圖（b）中，能定性描述粒子運(yùn)動(dòng)的速度圖象正確的是（）分析：此題直接考察了學(xué)生對(duì)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況的分析和判斷。但是題目很巧妙，并不需要學(xué)生對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)情況做定量的計(jì)算，而只要求定性作出粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的情形?？紤]到題目選項(xiàng)中以速度－時(shí)間圖象（v－t圖）來(lái)呈現(xiàn)，故必須對(duì)v－t圖的物理意義有深刻的理解和認(rèn)識(shí)。設(shè)粒子最開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?，可以判斷該帶電粒子?－T/2時(shí)間內(nèi)必先做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而在T/2－T時(shí)間內(nèi)做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。由于粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受力大小相等，故加速度大小相等。由運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可知，粒子在T時(shí)刻恰好速度變?yōu)榱?。此后，將進(jìn)行周期性的勻加速、勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。由此可知，帶電粒子將在此勻強(qiáng)電場(chǎng)中時(shí)而加速，時(shí)而減速，但一直向同一方向運(yùn)動(dòng)，直至粒子碰板為止。易知正確答案應(yīng)為（A）。數(shù)學(xué)作為一門(mén)工具學(xué)科，在物理學(xué)中的應(yīng)用是極為廣泛的。這種廣泛應(yīng)用，不僅表現(xiàn)在物理定理、定律的數(shù)學(xué)公式化上，更體現(xiàn)在分析物理問(wèn)題時(shí)應(yīng)充分利用數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)圖形。特別是在應(yīng)當(dāng)處理運(yùn)動(dòng)學(xué)、幾何光學(xué)、帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等問(wèn)題時(shí)，更加應(yīng)該做到審題即作出草圖、分析應(yīng)利用圖象，這才是解決物理問(wèn)題的成功之路。三、在物理教學(xué)中，應(yīng)提倡學(xué)生進(jìn)行題后反思，提高知識(shí)遷移能力。物理學(xué)科是一門(mén)注重“理解”和“感悟”的學(xué)科。要學(xué)好物理，絕對(duì)需要一定數(shù)量的題目的訓(xùn)練，但是盲目的、機(jī)械的訓(xùn)練并不能培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立分析能力和創(chuàng)新能力。因此，在物理教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮物理練習(xí)題（特別是教材中的練習(xí)題）的功能和作用，充分挖掘典型習(xí)題中的知識(shí)點(diǎn)、能力點(diǎn)、方法點(diǎn)、變化點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)有限數(shù)量習(xí)題的練習(xí)和反思，不斷提高學(xué)生獲取知識(shí)、轉(zhuǎn)換信息和運(yùn)用信息的能力。例3、（2007廣東卷第18題）如圖（a）所示，一端封閉的兩條平行光滑導(dǎo)軌相距L，距左端L處的中間一段被彎成半徑為H的1/4圓弧，導(dǎo)軌左右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無(wú)磁場(chǎng)，右段區(qū)域存在磁場(chǎng)B0，左段區(qū)域存在均勻分布但隨時(shí)間線(xiàn)性變化的磁場(chǎng)B（t），如圖（b）所示，兩磁場(chǎng)方向均豎直向上。在圓弧頂端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導(dǎo)軌左段形成閉合回路，從金屬棒下滑開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t0滑到圓弧頂端。設(shè)金屬棒在回路中的電阻為R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度為g。=1\*GB3①、問(wèn)金屬棒在圓弧內(nèi)滑動(dòng)時(shí)，回路中感應(yīng)電流的大小和方向是否發(fā)生改變？為什么？=2\*GB3②、求0到時(shí)間t0內(nèi)，回路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱量。=3\*GB3③、探討在金屬棒滑到圓弧底端進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0的一瞬間，回路中感應(yīng)電流的大小和方向。分析：本題考查了學(xué)生對(duì)電磁學(xué)、力學(xué)基本規(guī)律的認(rèn)識(shí)和理解，考查理解能力、分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力及獲得信息的推理能力。（詳細(xì)解答過(guò)程略）對(duì)于這道題目，考生的答題情況并不理想，其原因在于雖然學(xué)生對(duì)于一根棒在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的題做過(guò)不少，似曾相識(shí)，但本題巧妙改變條件和設(shè)問(wèn)，使人耳目一新，好多同學(xué)無(wú)法下手，有效地考查了學(xué)生具體問(wèn)題具體分析的能力和靈活運(yùn)用所學(xué)規(guī)律解決問(wèn)題的能力。其實(shí)，對(duì)于這種既要考慮動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)又要考慮感生電動(dòng)勢(shì)的題目，其基本模型仍然在教材中出現(xiàn)，只不過(guò)這道題目是教材題目的發(fā)散和衍生的產(chǎn)物。因此，當(dāng)要求學(xué)生做一道題目的時(shí)候，不僅要求學(xué)生會(huì)正確地把題目解出來(lái)，更要緊的時(shí)，需要引導(dǎo)學(xué)生從這道題目的解決過(guò)程中體會(huì)解決問(wèn)題的方法和思路。如果學(xué)生的水平達(dá)到一定的層次，還可以要求學(xué)生對(duì)題目進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儣l件，對(duì)習(xí)題進(jìn)行發(fā)散變化，訓(xùn)練學(xué)生的應(yīng)變能力和靈活運(yùn)用知識(shí)的能力?？傊?，在習(xí)題教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)精選練習(xí)，強(qiáng)調(diào)對(duì)教材練習(xí)的回歸和拓展；注重基礎(chǔ)，以點(diǎn)帶面，強(qiáng)化分析，歸納方法，既要防止無(wú)謂的高難度的訓(xùn)練，更要防止低層次的機(jī)械化的重復(fù)操練，爭(zhēng)取做到“溫故而知新”，訓(xùn)練一道題目，收獲一種方法，提高知識(shí)的遷移能力。四、在物理教學(xué)中不可忽視對(duì)學(xué)生估算能力的培養(yǎng)。中學(xué)物理中的估算是對(duì)物理量的大致數(shù)值范圍或數(shù)量級(jí)進(jìn)行科學(xué)的推算。求解物理估算題有利于培養(yǎng)學(xué)生思維的敏捷性和簡(jiǎn)潔性，有利用培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。靈活運(yùn)用物理知識(shí)對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行估算，也是學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的重要體現(xiàn)。近幾年來(lái)，不論在教材編寫(xiě)還是高考命題中，都加強(qiáng)了對(duì)估算題的重視程度。例4、（2007廣東卷第16題）土星周?chē)性S多大小不等的巖石顆粒，其繞土星的運(yùn)動(dòng)可視為圓周運(yùn)動(dòng)。其中有兩個(gè)巖石顆粒A和B與土星中心距離分別位rA＝8.0×104km和rB＝1.2×105km。忽略所有巖石顆粒間的相互作用。（結(jié)果可用根式表示）=1\*GB3①、求巖石顆粒A和B的線(xiàn)速度之比；=2\*GB3②、求巖石顆粒A和B的周期之比；=3\*GB3③、土星探測(cè)器上有一物體，在地球上重為10N，推算出他在距土星中心3.2×105km處受到土星的引力為0.38N。已知地球半徑為6.4×103km，請(qǐng)估算土星質(zhì)量是地球質(zhì)量的多少倍？分析：（第=1\*GB3①、=2\*GB3②問(wèn)的分析略）對(duì)于第=3\*GB3③問(wèn)，可設(shè)地球質(zhì)量為M，地球半徑為r0，地球上物體的重力可視為萬(wàn)有引力，探測(cè)器上物體質(zhì)量為m0，在地球表面重力為G0，距土星中心r0/=km處的引力為G0’，根據(jù)萬(wàn)有引力定律，有：可解得：（倍）一般來(lái)講，物理估算題文字?jǐn)⑹龊?jiǎn)要，給出的已知數(shù)據(jù)有時(shí)很少有時(shí)過(guò)多，而且這些已知量與待求量之間的關(guān)系很不明確，也往往夾雜著某些干擾因素。因此求解物理估算題，首先要仔細(xì)分析題設(shè)的物理現(xiàn)象，分析給出的物理情景，抽象出物理過(guò)程的實(shí)質(zhì)，從而明確解題所用的知識(shí)范圍及有關(guān)概念，選用合適的物理規(guī)律實(shí)現(xiàn)應(yīng)用物理知識(shí)的準(zhǔn)確定位。此外，在進(jìn)行估算時(shí)，還必須記住一些物理常量，如地面重力加速度、第一宇宙速度、地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期、月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期、阿伏伽德羅常數(shù)、真空中的光速、地球半徑等等。在平時(shí)的物理教學(xué)中，應(yīng)重視對(duì)學(xué)生進(jìn)行估算方法的教學(xué)和訓(xùn)練，使學(xué)生在物理背景和物理過(guò)程模糊的問(wèn)題中，摒棄次要因素，抓住主要因素和物理本質(zhì)，建立合理的物理模型，尋找合適的物理規(guī)律和數(shù)學(xué)關(guān)系，運(yùn)用一些常識(shí)性的實(shí)際知識(shí)，建立待求量與已知量的關(guān)系式，從而合理地進(jìn)行估算，這是培養(yǎng)學(xué)生解決物理實(shí)際問(wèn)題能力的有效途徑。總之，隨著素質(zhì)教育的全面推進(jìn)，研