從高考試題看高中物理教學-2

從高考試題看高中物理教學［摘要］：新課改下的高考，考察的依然是學生的能力。如何在高中物理教學中培養(yǎng)和發(fā)展學生的能力，如何更好地組織高中物理教學？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)走過四個年頭，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有改變，它的考察核心仍然是學生的能力，包括繼續(xù)學習能力、思維能力等等。對于高中物理學科而言，學生的能力，并不等同于教師多給學生講了多少題目，也絕非意味著學生要多做多少題目。關(guān)鍵是，通過高中三年的物理學習培養(yǎng)學生的一種物理思維品質(zhì)。這將是學生終身受用的，也是高考一直關(guān)注和考察的。那么，在高中物理教學中，應當如何把握這一本質(zhì)，如何更有效地培養(yǎng)和發(fā)展學生的能力呢？本文試結(jié)合近年物理高考題目，從中窺視高中物理教學應當注意的地方。一、物理教學中應特別注重培養(yǎng)學生的物理建模能力。模型是實際物體（原型）的近似，它僅突出物體的主要特征，是一種科學的抽象，建立物理模型，便于進行理論分析和研究。比如牛頓由于提出了質(zhì)點模型，才使他有可能解決的天體間的引力問題?？梢赃@樣說，物理學中的規(guī)律、結(jié)論等都是通過對理想化的物理模型的分析和研究而得出來的。近年來，隨著物理高考對能力考察力度的加大，理論聯(lián)系實際的試題漸成趨勢。不僅題量逐年遞增，涉及的領(lǐng)域范圍也越來越廣。因此，我們在平時的物理教學中，首先應當有意識地引導學生步入模型這個思維大門，并且通過練習、實踐等方法讓學生適應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，沿斜面向上運動。離開斜面后，達到最高點時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O同一高度，球A沿水平方向拋射落在水平面C上的P點，O點的投影O＇與P的距離為L/2。已知球B質(zhì)量為m，懸繩長L，視兩球為質(zhì)點，重力加速度為g，不計空氣阻力，求：=1\*GB3①、球B在兩球碰撞后一瞬間的速度大??；=2\*GB3②、球A在兩球碰撞后一瞬間的速度大小；=3\*GB3③、彈簧的彈性力對球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的運動過程，在每個運動過程中，理解其運動形式，并把這些運動形式歸納成為平時常見的物理運動模型，進而快速正確地進行解題。小球A受到彈簧彈力作用后，沿斜面向上運動。當小球A離開斜面時，小球?qū)⒁砸欢ǖ乃俣葀1做斜拋運動（斜拋運動模型）：當它達到最高點時，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）：碰撞時系統(tǒng)動量守恒、機械能守恒。碰撞后，小球A將做平拋運動（平拋運動模型）：下落時間由豎直方向決定，水平位移由平拋初速度和下落時間共同決定。小球B將做圓周運動（單擺模型）：運動過程中機械能守恒，恰好有到達最高點的臨界條件是重力提供向心力。如果能夠這樣充分構(gòu)建出這四個常見的物理模型，題目便可迎刃而解。（詳細解答過程略）。由此可見，物理建模不僅能引導學生從簡單的死搬硬套公式過渡到依據(jù)問題模型，理論聯(lián)系實際，再升華到理性思維的高度上來，而且能夠培養(yǎng)學生提高綜合運用知識解決實際問題的能力。在解答源于生活而又高于生活的高考物理題時，如果能正確構(gòu)建出一個適當?shù)奈锢砟Ｐ?，將會使審題更加形象快捷，更加便于問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確率。二、在物理教學中應注意充分與數(shù)學圖形相結(jié)合，養(yǎng)成數(shù)形結(jié)合的習慣。數(shù)學的廣泛應用，既推動了數(shù)學學科本身的進步，也推動了物理學科的發(fā)展?？梢哉f，數(shù)學是與物理聯(lián)系最緊密的學科。在分析和解決物理問題的過程中，充分運用數(shù)學圖形，可以形象直觀地幫助學生更好地理解和把握物體的運動過程和運動狀態(tài)，進而可以幫助學生正確地創(chuàng)建物理模型，提高學生分析和解決問題的能力，從而形成良好的科學習慣。因此，在高考中，時常涉及物理問題的圖形化處理，綜合考察學生的數(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，重力不計的帶電粒子靜止在平行板中央，從t＝0時刻開始將其釋放，運動過程無碰板情況。圖（b）中，能定性描述粒子運動的速度圖象正確的是（）分析：此題直接考察了學生對帶電粒子在勻強電場中的運動情況的分析和判斷。但是題目很巧妙，并不需要學生對粒子的運動情況做定量的計算，而只要求定性作出粒子在勻強電場中運動的情形?？紤]到題目選項中以速度－時間圖象（v－t圖）來呈現(xiàn)，故必須對v－t圖的物理意義有深刻的理解和認識。設粒子最開始運動的方向為正方向，可以判斷該帶電粒子在0－T/2時間內(nèi)必先做勻加速直線運動，而在T/2－T時間內(nèi)做勻減速直線運動。由于粒子運動過程中受力大小相等，故加速度大小相等。由運動的對稱性可知，粒子在T時刻恰好速度變?yōu)榱?。此后，將進行周期性的勻加速、勻減速直線運動。由此可知，帶電粒子將在此勻強電場中時而加速，時而減速，但一直向同一方向運動，直至粒子碰板為止。易知正確答案應為（A）。數(shù)學作為一門工具學科，在物理學中的應用是極為廣泛的。這種廣泛應用，不僅表現(xiàn)在物理定理、定律的數(shù)學公式化上，更體現(xiàn)在分析物理問題時應充分利用數(shù)學知識和數(shù)學圖形。特別是在應當處理運動學、幾何光學、帶電粒子在電磁場中的運動等問題時，更加應該做到審題即作出草圖、分析應利用圖象，這才是解決物理問題的成功之路。三、在物理教學中，應提倡學生進行題后反思，提高知識遷移能力。物理學科是一門注重“理解”和“感悟”的學科。要學好物理，絕對需要一定數(shù)量的題目的訓練，但是盲目的、機械的訓練并不能培養(yǎng)學生的獨立分析能力和創(chuàng)新能力。因此，在物理教學中，應當充分發(fā)揮物理練習題（特別是教材中的練習題）的功能和作用，充分挖掘典型習題中的知識點、能力點、方法點、變化點、易錯點，通過對有限數(shù)量習題的練習和反思，不斷提高學生獲取知識、轉(zhuǎn)換信息和運用信息的能力。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，導軌左右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導軌所在區(qū)域無磁場，右段區(qū)域存在磁場B0，左段區(qū)域存在均勻分布但隨時間線性變化的磁場B（t），如圖（b）所示，兩磁場方向均豎直向上。在圓弧頂端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導軌左段形成閉合回路，從金屬棒下滑開始計時，經(jīng)過時間t0滑到圓弧頂端。設金屬棒在回路中的電阻為R，導軌電阻不計，重力加速度為g。=1\*GB3①、問金屬棒在圓弧內(nèi)滑動時，回路中感應電流的大小和方向是否發(fā)生改變？為什么？=2\*GB3②、求0到時間t0內(nèi)，回路中感應電流產(chǎn)生的焦耳熱量。=3\*GB3③、探討在金屬棒滑到圓弧底端進入勻強磁場B0的一瞬間，回路中感應電流的大小和方向。分析：本題考查了學生對電磁學、力學基本規(guī)律的認識和理解，考查理解能力、分析綜合能力、應用數(shù)學處理物理問題的能力及獲得信息的推理能力。（詳細解答過程略）對于這道題目，考生的答題情況并不理想，其原因在于雖然學生對于一根棒在水平導軌上運動的題做過不少，似曾相識，但本題巧妙改變條件和設問，使人耳目一新，好多同學無法下手，有效地考查了學生具體問題具體分析的能力和靈活運用所學規(guī)律解決問題的能力。其實，對于這種既要考慮動生電動勢又要考慮感生電動勢的題目，其基本模型仍然在教材中出現(xiàn)，只不過這道題目是教材題目的發(fā)散和衍生的產(chǎn)物。因此，當要求學生做一道題目的時候，不僅要求學生會正確地把題目解出來，更要緊的時，需要引導學生從這道題目的解決過程中體會解決問題的方法和思路。如果學生的水平達到一定的層次，還可以要求學生對題目進行適當?shù)母淖儣l件，對習題進行發(fā)散變化，訓練學生的應變能力和靈活運用知識的能力?？傊?，在習題教學中，應當精選練習，強調(diào)對教材練習的回歸和拓展；注重基礎，以點帶面，強化分析，歸納方法，既要防止無謂的高難度的訓練，更要防止低層次的機械化的重復操練，爭取做到“溫故而知新”，訓練一道題目，收獲一種方法，提高知識的遷移能力。四、在物理教學中不可忽視對學生估算能力的培養(yǎng)。中學物理中的估算是對物理量的大致數(shù)值范圍或數(shù)量級進行科學的推算。求解物理估算題有利于培養(yǎng)學生思維的敏捷性和簡潔性，有利用培養(yǎng)學生運用物理知識解決實際問題的能力。靈活運用物理知識對具體問題進行估算，也是學生科學素質(zhì)的重要體現(xiàn)。近幾年來，不論在教材編寫還是高考命題中，都加強了對估算題的重視程度。例4、（2007廣東卷第16題）土星周圍有許多大小不等的巖石顆粒，其繞土星的運動可視為圓周運動。其中有兩個巖石顆粒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問的分析略）對于第=3\*GB3③問，可設地球質(zhì)量為M，地球半徑為r0，地球上物體的重力可視為萬有引力，探測器上物體質(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)萬有引力定律，有：可解得：（倍）一般來講，物理估算題文字敘述簡要，給出的已知數(shù)據(jù)有時很少有時過多，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，首先要仔細分析題設的物理現(xiàn)象，分析給出的物理情景，抽象出物理過程的實質(zhì)，從而明確解題所用的知識范圍及有關(guān)概念，選用合適的物理規(guī)律實現(xiàn)應用物理知識的準確定位。此外，在進行估算時，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、月球繞地球運動的周期、阿伏伽德羅常數(shù)、真空中的光速、地球半徑等等。在平時的物理教學中，應重視對學生進行估算方法的教學和訓練，使學生在物理背景和物理過程模糊的問題中，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)學關(guān)系，運用一些常識性的實際知識，建立待求量與已知量的關(guān)系式，從而合理地進行估算，這是培養(yǎng)學生解決物理實際問題能力的有效途徑?？傊?，隨著素質(zhì)教育的全面推進，研