陶昌宏

(北京教科院基教研中心物理室 北京 100045)

2011年高考是北京市實施高中新課程以后第二次高考.此次高考的物理試卷是一份教考和諧、導向正確、內(nèi)涵豐富、品位高雅、信效俱佳的試卷,再一次有力地體現(xiàn)北京市教委提出的穩(wěn)定、優(yōu)化和特色發(fā)展的課改理念.物理試卷有利于高校選拔合格新生,有利于中學物理學科實施素質(zhì)教育,有北京特色.

試卷物理學事實清楚,內(nèi)涵豐富,邏輯嚴謹,方法講究,聯(lián)系實際,高度自恰.通過本次物理試題的考試,會讓學生感到,學物理真好!

通過本次物理試題的展示,會讓教師感到,教物理真好!物理學大氣、基礎(chǔ)、普適、實用、親切、簡捷.

通過本次物理試題的考試,會讓學生感到,學物理不僅僅是做題,不僅僅是背公式,不僅僅是看實驗.而是要懂得物理學的內(nèi)涵,要講究研究方法,要進行探索性實踐.

通過本次物理試題的展示,會讓教師感到,教物理不僅僅是教物理概念和規(guī)律,不僅僅是教學生做題,不僅僅是讓學生看實驗.而是要讓學生看見物理情景,要讓學生親手實驗,要讓學生進行獨立的思考,要讓學生進行研究.讓學生真懂物理,真信物理,真用物理,真愛物理!

本次高考物理試卷具有以下鮮明的特點

1 繼續(xù)保持穩(wěn)中求變的試題特色

整份物理試卷,從結(jié)構(gòu)、題型、難易等方面仍然沒有發(fā)生突變,這對中學物理教師、學生、學生家長來說都是很高興看到的情況.

試題在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,發(fā)生了一些變,這些變化使整個試卷變得更加平和,更有內(nèi)涵,更有品位.

更加平和主要是指:試題敘述清晰明了,親切、自然,大部分試題的問題情景是同學們在平時學習中,或能夠看得到,或能夠接觸到、或能夠想得到.沒有牽強附會,沒有磨唧冗長,沒有不明不白.

更有內(nèi)涵主要是指:每個試題的問題情景都源于物理問題,每個試題都有很好的思考價值,每個試題的解決都講究其方法,每個試題的判斷都需要有科學合理的知識背景,每個試題的考點幾乎都涉及高中物理課程中的基本問題.

沒有僅憑記憶就能解決的問題,沒有條件反射式就能解決的問題,沒有機械的簡單思考就能解決的問題.

更有品位主要是指:每個試題,都很正面、很明確、很大氣地提出需要考生解決的問題,而絕大多數(shù)的問題來自課程標準,來自教學內(nèi)容,來自學生熟悉的情景,來自學生熟悉的生活背景.這些問題為全體考生搭建了一個共同的思維平臺.在這個平臺上,學生發(fā)揮自己的聰明才智,展示自己的思維過程,挖掘自己的學習潛能.如果哪個題目做不出,做不完,做不對,則由于自己的能力所不及,而不是題目過偏、過難,題目有歧義,也不是由于一點點的不小心,就陷入了萬丈深淵,也不是由于臨場發(fā)揮不好所至.

它的品位還在于每個試題不是用一些出題技巧,不是用雕蟲小技,在題目中故意挖一些陷阱,使一批批學生步入歧途(即:使一些有能力的學生,還沒上山呢,就先讓他崴腳.),從而達到高考區(qū)分度的目標.

【例1】(2011年高考選擇第20題)物理關(guān)系式不僅反映了物理量之間的關(guān)系,也確定了單位間的關(guān)系.如關(guān)系式U=IR既反映了電壓、電流和電阻之間的關(guān)系,也確定了V(伏)與A(安)和Ψ(歐)的乘積等效.現(xiàn)有物理量單位:m(米)、s(秒)、N(牛)、J(焦)、W(瓦)、C(庫)、F(法)、A(安)、Ψ(歐)和T(特),由它們組合成的單位都與電壓單位V(伏)等效的是

答案為選項B.

乍看此題,表面上好像僅僅是考查單位的問題;但細細品味,要解決這個問題,要求學生要掌握物理量的定義方法,掌握物理量的定義式,掌握物理量的決定式,掌握多個物理量之間的區(qū)別與聯(lián)系,掌握基本單位、導出單位、復合單位.要求學生從單位要想到物理量,從物理量要想到該物理量的定義,要想到與定義對應的單位等一系列內(nèi)容.

因此,本題從一個新的視角,靈活地考查了學生的理解能力、推理能力、應用能力,同時也有考查探究性能力的意思.

【例2】(2011年高考選擇第19題)某同學為了驗證斷電自感現(xiàn)象,自己找來帶鐵心的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E,用導線將它們連接成如圖所示的電路,如圖1所示.檢查電路后,閉合開關(guān)S,小燈泡發(fā)光;再斷開開關(guān)S,小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象.雖經(jīng)多次重復,仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象,他冥思苦想找不出原因.你認為最有可能造成小燈泡末閃亮的原因是

A.電源的內(nèi)阻較大

B.小燈泡電阻偏大

C.線圈電阻偏大

D.線圈的自感系數(shù)較大

圖1

答案為選項C.

此題源于教材,源于教材上一個典型的演示實驗.就北京市的學生而言,這個演示實驗都會見過.實驗現(xiàn)象都能清晰可見.試題在學生看到過實驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,創(chuàng)設(shè)一種新的情境,即實驗現(xiàn)象發(fā)生變化.這種變化,情理之中;這種變化,內(nèi)涵豐富;這種變化容易使人進行深入思考;這種變化會使教師受到觸動.此題的敘述自然,平和,親切,沒有泰山壓頂之勢,沒有咄咄逼人之感.

此題靈活地考查學生的理解能力、推理能力、實驗能力和應用能力,也在考查學生的探究能力.

2 突出考查能力

2011年北京市實施新課程高考物理試題在注重基礎(chǔ)的同時,突出考查能力.如試題中的第18題、19題、20題、21題中的第(2)問、第23題中的第(3)問、24題等.這些題,用不同的情景,不同的問題,不同的知識,不同的方法考查學生的理解能力、推理能力、實驗能力、應用能力和探究能力.使不同的學生都能發(fā)揮自己的智力潛能,展示自己的聰明才智.同時能夠很好的保證試卷的區(qū)分度,有利于高校選拔合格新生.

【例3】(2011年高考選擇第 18題)“蹦極”就是跳躍者把一端固定的長彈性繩綁在踝關(guān)節(jié)等處,從幾十米高處跳下的一種極限運動.某人做蹦極運動,所受繩子拉力F的大小隨時間t變化的情況如圖2所示.將蹦極過程近似為在豎直方向的運動,重力加速度為g.據(jù)圖可知,此人在蹦極過程中最大加速度約為

A.g B.2g C.3g D.4g

圖2

答案為選項B.

這是一道聯(lián)系實際的題目.此題的一個亮點,同時也是難點,是將彈性繩上的彈力以圖像方式給出,從這個圖像中,學生不但要能夠看出最小彈力,最大彈力,最為重要的是要能夠看出彈性繩中的彈力趨于恒定時此恒力的大小,而這個恒力的大小剛好等于蹦極者的重力.從圖像中可以得出,此恒力的大小為0,這是一個非常重要的條件.有了這個條件此題比較容易做出了.

本題綜合地考查學生的理解能力、推理能力,應用能力.

【例4】(2011年高考選擇第14題)如圖3(a)所示的雙縫干涉實驗,用綠光照射單縫S時,在光屏P上觀察到干涉條紋.要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣,可以

A.增大 S1與S2的間距

B.減小雙縫屏到光屏的距離

C.將綠光換為紅光

D.將綠光換為紫光

圖3

答案為選項C.

本題考查學生對雙縫干涉實驗的基本認識,其中考查學生對干涉條紋間隔與縫間距、縫到屏的距離及波長之間的關(guān)系.如果學生熟記公式.此題很快做出正確判斷.如果學生經(jīng)一段時間將此公式忘了,或考生在極其緊張的情況下,對記憶的公式缺乏自信了,這都是情理之中的事情.學習過程有些公式可以遺忘,允許遺忘,但是學習物理課程之后的那種追根溯源的能力,隨著時間的推移應該是提高的.此題好就好在,不怕學生出現(xiàn)對上述公式的遺忘,因為只要基本的實驗背景、基本的實驗理論在胸,是能夠在很短的時間內(nèi)將基本關(guān)系確定的.

基本的實驗理論,即兩個縫光源到屏的距離之差為整數(shù)位波長時,振動加強,屏上呈現(xiàn)亮條紋.

基本的近似處理,即在小角度的情況下,角度的正弦值與正切值近似相等.

如圖3(b)所示,設(shè)光屏上的P為第一級亮條紋所在位置.由幾何關(guān)系可以確定兩個縫隙光源到P的路程差,圖3(b)中S1Pa構(gòu)成等腰三角形,所以兩個縫光源到P點的路程差為S2 a.實驗中兩縫間的距離比縫到屏之間的距離小得多.所以三角形S1aS2可視為直角三角形.路程差 δ=d sinθ.

根據(jù)實驗理論 δ=d sinθ=1λ

圖3(b)中 O′P=L tanθ O′P=Δx

通過對本題的分析,可以感到,看似簡單的問題,它同樣為考生搭建了一個思考的平臺,展示學習水平、學習能力的平臺.

3 情景新穎 情景獨特

2011年的物理試題,還有一個特別突出的亮點,即情景新穎,情景獨特.由于試題創(chuàng)設(shè)的問題情境很新穎,很獨特;因此很好地考查了學生的應用能力和探究能力.

試題在呈現(xiàn)基本問題的基礎(chǔ)上發(fā)生變化,變得很巧妙、很得體、很有內(nèi)涵.如果由于新的變化使一些學生做不出來、做不全、做不對,筆者認為這些學生也會心服口服,因為這種變化不是略施小計.面對變化,需要一種新的建構(gòu),這種新的建構(gòu)需要積累,需要能力,需要智慧.

試卷中的第19題、第21題中的(5)、23題中的(3)、24題等均稱得上情景新穎,情景獨特.

【例5】(2011年高考第23題)利用電場和磁場,可以將比荷不同的離子分開,這種方法在化學分析和原子核技術(shù)等領(lǐng)域有重要的應用.

如圖4所示的矩形區(qū)域ACDG(AC邊足夠長)中存在垂直于紙面的勻強磁場,A處有一狹縫.離子源產(chǎn)生的離子,經(jīng)靜電場加速后穿過狹縫沿垂直于GA邊且垂直于磁場的方向射入磁場,運動到GA邊,被相應的收集器收集.整個裝置內(nèi)部為真空.

圖4

已知被加速的兩種正離子的質(zhì)量分別是m1和m2(m1>m2),電荷量均為q.加速電場的電勢差為U,離子進入電場時的初速度可以忽略.不計重力,也不考慮離子間的相互作用.

(1)求質(zhì)量為m1的離子進入磁場時的速率v1;

(2)當磁感應強度的大小為B時,求兩種離子在GA邊落點的間距s;

(3)在前面的討論中忽略了狹縫寬度的影響,實際裝置中狹縫具有一定寬度.若狹縫過寬,可能使兩束離子在GA邊上的落點區(qū)域交疊,導致兩種離子無法完全分離.

設(shè)磁感應強度大小可調(diào),GA邊長為定值L,狹縫寬度為d,狹縫右邊緣在A處.離子可以從狹縫各處射入磁場,入射方向仍垂直于GA邊且垂直于磁場.為保證上述兩種離子能落在GA邊上并被完全分離,求狹縫的最大寬度.

例5中的第(1)、(2)問,屬于帶電粒子在電場中加速,磁場中偏轉(zhuǎn)的基本問題.這種情景同學們比較熟悉.相信會有不少的考生能夠比較順利地做出這兩問;第(3)問,情景發(fā)生變化,如:“在前面的討論中忽略了狹縫寬度的影響,實際裝置中狹縫具有一定寬度.若狹縫過寬,可能使兩束離子在GA邊上的落點區(qū)域交疊,導致兩種離子無法完全分離.”

這種變化很實在,也很新穎,有物理韻味.狹縫具有一定的寬度后,使粒子全部落在GA邊上,并把粒子全部分離.這種變化需要考生進行理性思考,需要建構(gòu)一種新的情境.即將狹縫變得有一定的寬度后,將兩種速度不同的粒子出現(xiàn)在磁場中時的位置進行重新排列,使之符合題目條件要求,再使所有粒子全部落在GA邊上.這種新情境的建構(gòu)需要知識,需要方法.

【例6】(2011年高考第24題)靜電場方向平行于x軸,其電勢φ隨x的分布可簡化為如圖5所示的折線,圖5中φ0和d為已知量.一個帶負電的粒子在電場中以x=0為中心,沿x軸方向做周期性運動.已知該粒子質(zhì)量為m、電量為-q,其動能與電勢能之和為-A(0

圖5

(1)粒子所受電場力的大小;

(2)粒子的運動區(qū)間;

(3)粒子的運動周期.

本題的思維起點比較高,會使不少同學無從下手.作為物理試卷的最后一個題目,思維起點高,無可厚非.本題情景很新穎,所謂新穎是指在中學階段很少能遇到這種情景.題目給出電勢隨空間變化的關(guān)系圖像,這個圖像本身對考生來說,是個挑戰(zhàn).一方面,因為中學階段學生接觸多的是物理量隨時間變化的關(guān)系,很少接觸物理量隨空間變化的圖像;另一方面,這個圖像對應的函數(shù)已不是一個簡單函數(shù),處理起來確實有一定的難度.

盡管圖像對應的函數(shù)已不是一個簡單函數(shù),但是這個試題并沒有超出考試大綱的范圍,當然也沒有超出優(yōu)秀學生的能力范圍.

處理好兩件事情,就能將此題做對.

第一件事情:圖像已鮮明地展示出關(guān)于φ軸對稱.因此利用第一象限的圖像即可解決問題.

第二件事情:高中生熟知,勻強電場中,電場強度E與電勢差U的關(guān)系為,即沿場強方向,單位長度上的電勢差等于場強.換句話說,沿場強方向相同的距離電勢變化相同,這是勻強電場的基本特點.

看圖5中第一象限的圖線,φ隨x做線性變化,即相同的距離電勢變化相同,因此對應的電場是勻強電場.

按照這個思路,筆者給出不同于參考答案的另外解法,供參考.

(2)由于電勢分布關(guān)于φ軸對稱,所以僅處理粒子在 x軸正方向運動的最大距離即可.

由題目條件,動能與電勢能之和為 -A,所以有

在x=0處,電勢最高,負電荷的電勢能最小,大小為-qφ0,所以在此處粒子的動能最大.因此有

根據(jù)對稱性,粒子運動區(qū)間為(3)只要確定粒子從0到x所用時間t即可.根據(jù)動量定理-qEt=0-pm=0-2mEm解得

4 教考和諧的本質(zhì)內(nèi)涵

前面說到,2011年北京市高考物理試卷是一份“教考和諧”的試卷.稍做回顧就可見教考和諧的本質(zhì)內(nèi)涵.

北京市新課程實施之初,物理學科建構(gòu)了《物理教學的基本特征》的教學理論(獲得北京市第三屆教育教學成果一等獎).教學理論的核心內(nèi)容:“物理教學要堅持以創(chuàng)設(shè)問題情境為切入點,以觀察實驗(事實)為基礎(chǔ),以培養(yǎng)學生思維能力為核心,以提升學生探究能力為重點的基本特征.”

《物理教學的基本特征》引領(lǐng)北京市中學物理教學,成為北京市一線教師進行教學設(shè)計,實施課堂教學,聽課、評課,撰寫教學案例和教學論文,進行課題研究等活動的重要理論依據(jù),有力地促進了廣大教師的專業(yè)成長,有效地克服了傳統(tǒng)教學中存在的一些問題,推動了北京市物理學科的教學改革,使北京市的中學物理教學呈現(xiàn)勃勃生機.

在教學理論指導下,北京市物理課堂教學發(fā)生了很大的變化.課堂上學生過去不曾看見的內(nèi)容現(xiàn)在看見了;過去不曾想的問題現(xiàn)在積極思考了;過去不曾做過的實驗現(xiàn)在親手做了;過去不曾研究的問題現(xiàn)在研究了.同學們的學習興趣提高了,視野開闊了,思維活躍了,動手能力增強了.有效地落實了新課程的培養(yǎng)目標.

北京市新課程的實施使我們感受到,要實現(xiàn)物理課程的目標,課堂上有些內(nèi)容學生不親眼看見不行,有些內(nèi)容學生不親自做不行,有些內(nèi)容學生不獨立思考不行,有些內(nèi)容學生不研究不行.即“不見不行”、“不做不行”、“不想不行”、“不研不行”.

北京市新課程高考試題使我們看到,學生要完成好此份試卷,課堂上有些內(nèi)容學生不親眼看見不行,有些內(nèi)容學生不親自做不行,有些內(nèi)容學生不獨立思考不行,有些內(nèi)容學生不研究不行.即“不見不行”、“不做不行”、“不想不行”、“不研不行”.

日常的教學中,讓學生經(jīng)歷“見”、“做”、“想”、“研”.新課程的高考試題,要求學生真得要“見”、“做”、“想”、“研”,從這個意義上講,這是教考和諧的本質(zhì)內(nèi)涵.

在《物理教學的基本特征》指導下,北京市的物理課堂教學真真切切地發(fā)生了變化.新課程下的物理高考又呈現(xiàn)出教考和諧的局面,相信北京市的物理教學能夠進一步落實新課程的三維培養(yǎng)目標,學生的創(chuàng)新精神和實踐能力得到進一步的培養(yǎng),科學素養(yǎng)得到進一步的提升.

5 導向正確知其一

前面說到,2011年北京市高考物理試卷是一份“導向正確”的試卷.

重要的導向之一,即通過新課程的高考,廣大教師有理由、有條件、有能力、有膽量摒棄題海.因為教學中,如果不是在“見”、“做”、“想”、“研”的基礎(chǔ)上做題,做再多的題,也不能考出理想成績.如果不是在“見”、“做”、“想”、“研”的基礎(chǔ)上做題,做再多的題也會是事倍功半.

認認真真的按照物理教學的規(guī)律,按照學生的認知規(guī)律進行教學,讓學生通過物理課程的學習,使學生不僅掌握物理知識,還能感悟物理學的研究方法,還能獲得情感體驗.

使學生認識物理學,運用物理學,相信物理學,熱愛物理學,這是物理教育的核心價值觀.

教學中摒棄題海,表面上,看似是減輕了教師的負擔,其實不然.對青年教師來說,摒棄題海,不是負擔輕了,而是對自己的要求更高了.要想摒棄題海,自己必須先“下海”.在“?！敝绣塾巍嵺`、觀察、感悟、體驗、提煉和完善,將那些對學生形成問題,建構(gòu)知識,感悟方法,形成科學觀念等有重要作用的問題,讓學生進行思考和演練,將那些對提高探究能力有重要作用的問題,讓學生進行研究.青年教師經(jīng)歷“下?！?盡管需要付出精力和時間,但是會獲得成功的體驗,會提高教學能力.這樣的付出和實踐有意義,有價值.

可以肯定的說,摒棄題海,學生過重的負擔一定會減輕,而減輕學生負擔的本質(zhì)意義在于,學生在經(jīng)歷那些有思考價值的問題,有研究價值的問題之后,會體會到物理學的本質(zhì)內(nèi)涵,會感悟物理學的研究方法,會欣賞物理學的巨大魅力與神奇,會看到物理學巨大的物質(zhì)價值和精神價值,會獲得成功的體驗,會將負擔變成興趣,持久的興趣會變成志趣,志趣的升華形成志向.而不會感覺到物理課程的學習就是做題.一味地做題,誰人不生煩!

對于物理試卷在注重基礎(chǔ),聯(lián)系實際,體現(xiàn)學科特點等方面的內(nèi)容在這里就不再一一說來.

6 建議與希望

縱觀上述,筆者認為,2011年高考北京市物理試卷,是一份很好體現(xiàn)新課程教育理念的試卷.它符合北京市高中物理教學的實際情況,有利于中學物理實施素質(zhì)教育,有利于高?？茖W公正地選拔學生.盡管如此,試卷還是存在一些問題.

下面對本試卷提出個人的一點建議和希望.(1)試題在敘述上還有再優(yōu)化的空間

在寫這篇文章之前,筆者認真地做了一遍試題,結(jié)果第21題(1)中的第4)問徹底做錯了.在第4)問的選項中選填了B,C,D.再一看題解發(fā)現(xiàn)填錯了.究其原因,筆者認為本題在敘述上出現(xiàn)了問題.本題在題干有兩處寫出“零”刻線:一處是,使指針對準電流的“零”刻線;一處是,使指針對準電阻的“零”刻線;題目中“發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小.”筆者想,這是在使用萬用表測電阻,一下子認為是相對于電阻的“零”刻線,偏轉(zhuǎn)角度過小(也沒看見萬用電表的圖示指針位置),當然是倍率選大了,因此要更換倍率小一些的擋位,所以選了B選項.筆者認為題目需將“發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小.”這句話加以明示,以避免使考生犯不明不白的錯誤.試卷還有其他一些地方的敘述,也需要改進.

(2)物理學史與人類文化是物理教學的重要內(nèi)容,應予以重視.

物理學已成為人類文化的重要組織部分,物理學是現(xiàn)代科技的基礎(chǔ).物理學本身有著巨大的物質(zhì)價值,它的成果可以轉(zhuǎn)化為推動科學發(fā)展、促進人類文明的強大動力,同時物理學還蘊藏著豐富的精神價值,物理學開創(chuàng)的研究方法和思維方法成為人類共同的財富.物理學中的科學方法、思維方法,已廣泛地滲透并影響到了人們社會生活的各個方面.物理與生活,物理與生產(chǎn),物理與科學技術(shù),物理與人類活動的方方面面息息相關(guān).

物理學發(fā)展中的重要人物,物理學發(fā)展中的重大事件,物理學發(fā)展中的重要方法,物理學發(fā)展中的重大貢獻等內(nèi)容,無論是從傳承人類文化,還是從物理學本身存在的巨大價值,還是從發(fā)展、創(chuàng)新的角度上看,都有著重要意義.因此,將上述與物理學史相關(guān)的內(nèi)容,無論是呈現(xiàn)在課堂上,還是出現(xiàn)在試卷中,都是很好的事情.

北京市高考物理試卷從2004年至今,總體上看是比較溫和的,2011年的試卷可以說達到“準溫柔”的境地;它符合北京市高中物理教學的實際,有利于高校選拔新生,我們希望新課程北京市高考物理試卷繼續(xù)向“溫柔”的境界努力.所謂“溫柔”是指在學生解答試題過程中,使學生獲得成功感和成就感,使學生感受物理學的親切、簡捷、普適、實用和大氣之美.這是從北京市物理教學的實際出發(fā),從未來的人才培養(yǎng)總體目標出發(fā),從物理學科的基礎(chǔ)性地位出發(fā).

相信在北京考試院的領(lǐng)導之下,有廣大一線教師和教研員的大力支持和配合,有命題組全體成員的精誠合作,新課程的高考物理試卷一定能夠達到從“溫和”到“溫柔”的境界.

1 北京教育考試院.2011年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試北京卷考試說明.北京:開明出版社,2011