于路軍 居海軍
摘 要:高考卷由站在科技、文化前沿的專業(yè)知識專家和教育專家命題,他們將教育教學理念濃縮、融入到了每一道高考題。教師研究高考命題對中學教學有著最直接的引導作用。本文就近年來江蘇高考物理試題進行分類、整理,提煉出對中學教學有指導意義的內容,以提高中學教學改革的有效性。
關鍵詞:高考卷;中學教學;啟示
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2014)12(S)-0005-4
高中物理新課程教育教學改革實施已有10余年,廣大教師在改革的探索過程中,取得了許多的成果。然而教學改革中也存在一些不容爭辯的事實。例如,較多考生平時成績比較理想,但高考成績反差比較大。根據對高考題命題特點的研究,筆者得出一個值得教師深刻反思的結論:出現上述問題的學生平時的習題訓練僅僅起到了熟練各種物理模型的作用,這類學生能適應當地的??季砗驼{研試卷,但是遇到以能力立意為目的的“求新、求變”的高考卷就容易表現出“水土不服”。
分析其原因,可能是教師在復習教學中沒有切實關注高考對學生的各種能力的需求。事實上,自2004年江蘇高考自主命題以來,高考題型一直在求變、求新,對物理知識、物理能力的考查由表及里,逐漸篩選并淘汰那些靠“死記硬背”應付高考的考生,同時暴露出“題海戰(zhàn)術”教學模式的深層次弊端。
應對上述問題,筆者認為中學教學必須做出改變。筆者就歷年來高考題新出現的一些題目進行分類,闡述自己對高考題的解讀,以期與同行交流,并作拋磚引玉。
1 夯實基礎,擴大教學知識覆蓋面
通過歷年高考試題的分析可以發(fā)現江蘇物理高考卷具有如下特點:知識和能力的覆蓋面較廣,各模塊內容比較合理,體現了新課程的探究理念和對實踐能力的要求。試題總體側重于基本概念及基本技能,對主干知識考查不刻意回避常規(guī)模型,但在題目編制的構思上比較靈活,不落俗套,能力傾向明顯,重視考察考生對物理概念和規(guī)律本質的掌握程度和應用能力。
此外,由于每年高考所考察的知識點范圍變化的不確定性,也對中學教學知識的全面覆蓋提出了更高的要求。例如,“電場疊加”在2008到2012年一直沒有涉及,但是2013(第3題)和2014(第4題)兩年連續(xù)考查這個知識點,而且是非點電荷的電場疊加,對能力要求較高。自2008年江蘇自主命題以來,從未涉及到的“霍爾效應”在2014年也突然出現。
教師應該關注對學生基本物理概念、規(guī)律理解能力的全面、系統(tǒng)的培養(yǎng)。讓學生對每一個知識點都能理解其本質,掌握其物理規(guī)律的建立過程及其應用過程,方能獲得扎實的物理基本功,從而達到教學目的。
2 加強生活情景教學,重視新情景下物理建模能力的培養(yǎng)
物理模型是物理學研究的重要工具和對象,也是物理教學中重要的教學內容和教學方法??梢哉f物理模型是進行問題解決的基本手段之一。
江蘇物理高考試題注重能力立意,突出對物理建模能力的考察,對原始物理問題建模能力的考察成為近年來江蘇高考的新亮點,對學生的問題解決能力提出了更高的要求。例如,“2009年江蘇高考物理卷第2題”“2010年江蘇高考物理卷第3題”等(如表1所示),這些題雖然考查的知識點不同,但是從“問題模型”來看,發(fā)現他們都是考查學生在實際生活中對物理規(guī)律發(fā)現和使用的能力。
事實上,物理建模是指對生活物理現象抓住主要矛盾,忽略次要矛盾而建立起一種抽象的思維表征。但實際的物理教學中,許多教師存在這樣一個誤區(qū):一味追求模型的多樣化,缺失對生活化情景進行模型化轉化能力的訓練。學生如果缺少建模過程的訓練、不能掌握建模的技巧與方法,他們就會在高考的解答中頻繁地栽跟頭。因此,提高此類能力的方法之一就是在教學中多讓學生接觸生活中的情景,讓學生的建模能力在實際情景的訓練中獲得提高。
例題1 (2009年高考物理江蘇卷第12題(B))
圖1是北京奧運會期間安置在游泳池底部的照相機拍攝的一張照片,照相機的鏡頭豎直向上。照片中,水立方運動館的景象呈現在半徑r=11 cm的圓形范圍內,水面上的運動員手到腳的長度l=10 cm,若已知水的折射率n=■,請根據運動員的實際身高估算該游泳池的水深h。(結果保留兩位有效數字)
圖1 水立方運動館景象 圖2 模型圖
本題是一個實際生活物理問題,就要求學生通過現象看到背后的物理模型。將本題抽象出一個模型如圖2所示,可以發(fā)現看似復雜的一個情景就是物理教材“選修3-4”中幾何光學中折射率的計算模型。也只有把情景抽象成這一熟悉的模型,學生方能進行下一步的計算。
2013年江蘇高考物理第14題(見例2)的情景是一個慣性演示實驗??疾閷W生在熟悉的生活學習情景下的建模能力、綜合能力。這一類問題在2005年的北京卷中曾出現過,教學過程中也經常被學生作為練習而多次接觸。但如果教學中不注重對學生建模能力的培養(yǎng),那么,就無法對題中的情景產生熟悉感。
例題2 (2013年高考物理江蘇卷第14題)
如圖3所示,將小砝碼置于桌面上的薄紙板上,用水平向右的拉力將紙板迅速抽出,砝碼的移動很小,幾乎觀察不到,這就是大家熟悉的慣性演示實驗。若砝碼和紙板的質量分別為m1和m2,各接觸面間的動摩擦因數均為μ,重力加速度為g。
(1)當紙板相對砝碼運動時,求紙板所受摩擦力的大??;
(2)要使紙板相對砝碼運動,求所需拉力的大??;
(3)本實驗中,m1=0.5 kg;m2=0.1 kg,μ=0.2,砝碼與紙板左端的距離d=0.1 m,取g=10 m/s2。若砝碼移動的距離超過l=0.002 m,人眼就能感知。為確保實驗成功,紙板所需的拉力至少多大?
3 加強實驗體驗與探究能力的培養(yǎng)
實驗是物理科學的基礎。然而,中學教學中往往對實驗的評價缺少實踐操作的考核。許多中學教師在實驗教學中,對學生的實驗操作和探究能力的培養(yǎng)一直作淡化處理。高考實驗評價應該突出學生,對實驗命題的研究顯得十分關鍵。自從分省自主命題以來,江蘇省對實驗命題的探索一直走在全國前列,也能給中學的實驗教學帶來啟示與借鑒。江蘇高考實驗命題現在體現出了鮮明的特點。
3.1 重視實驗操作經驗
例題3 (2012年江蘇高考物理卷第10題)
在使用多用電表前,發(fā)現指針不在左邊“0”刻度線處,應先調整題圖4中多用電表的_______。(選填“A”、“B”或“C”)
本題中,“多用電表的使用”通過圖像要學生選擇“A、B、C”旋鈕,這需要學生實際接觸過多用電表才會知道相應位置的旋鈕的作用,而平時靠背記“機械調零”“歐姆調零”等詞匯的考生就無法知道正確答案。2013年江蘇高考物理卷第10題,考查實驗后電路拆除的先后順序,對實驗操作的體驗和規(guī)范提出了更高的要求,沒有實際的符合規(guī)范的實驗體驗,是不可能完成解答的。
3.2 重視實驗基本原理的理解
通常,在實驗教學中,教師通過已有的實驗總結了很多結論供學生記憶,這些結論往往偏重操作注意點,不注重操作原理的解釋,使學生只記住了針對某些實驗設計的特殊操作,卻沒有掌握實驗的根本原理,從而失去了對設計新穎的實驗的思考能力。
例題4 (2011年江蘇高考物理卷第10題)
某同學用如圖5所示的實驗裝置來驗證“力的平行四邊形定則”。彈簧測力計A掛于固定點P,下端用細線掛一重物M。彈簧測力計B的一端用細線系于O點,手持另一端向左拉,使結點O靜止在某位置。分別讀出彈簧測力計A和B的示數,并在貼于豎直木板的白紙記錄O點的位置和拉線的方向。
(1)本實驗用的彈簧測力計示數的單位為N,圖中A的示數為_______N。
(2)下列不必要的實驗要求是_________。(請?zhí)顚戇x項前對應的字母)
A.應測量重物M所受的重力
B.彈簧測力計應在使用前校零
C.拉線方向應與木板平面平行
D.改變拉力,進行多次實驗,每次都要使O點靜止在同一位置
例題5 (2014年江蘇高考物理卷第11題)
小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則。
(1)實驗記錄紙如圖7所示,O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置,兩彈簧測力計共同作用時,拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點;一個彈簧測力計拉橡皮筋時,拉力F3的方向過P3點。三個力的大小分別為:F1=3.30 N、F2=3.85 N和F3=4.25 N。請根據圖中給出的標度作圖求出F1和F2的合力。
(2)仔細分析實驗,小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化,影響實驗結果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度,發(fā)現讀數不相同,于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。
實驗裝置如圖7所示,將一張白紙固定在豎直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O點,下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動N,在白紙上記錄下N的軌跡。重復上述過程,再次記錄下N的軌跡。
(1)兩次實驗記錄的軌跡如題圖8所示。過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點,則實驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關系為 。
(3)根據(2)中的實驗,可以得出的實驗結果有哪些?(填寫選項前的字母)
A.橡皮筋的長度與受到的拉力成正比
B.兩次受到的拉力相同時,橡皮筋第 2 次的長度較長
C.兩次被拉伸到相同長度時,橡皮筋第 2 次受到的拉力較大
D.兩次受到的拉力相同時,拉力越大,橡皮筋兩次的長度之差越大
(4)根據小明的上述實驗探究,請對驗證力的平行四邊形定則實驗提出兩點注意事項。
在傳統(tǒng)的力的合成實驗“橡皮筋模型”“中強調換彈簧秤時要保證O點在同一位置”,而 “鉤碼模型”則顛覆了這個結論。
例5考查的問題就是在實驗過程中極容易出現的意外(橡皮筋超過彈性限度),這些對有著實際操作經驗的考生與只會“背實驗”的考生的感覺完全是不一樣的。
從以上兩個試題的對比可以看出,江蘇高考題對于實驗的創(chuàng)新能力和探究精神有著很高的追求。類似實驗以前許多年都沒考過,現在頻度很高,體現了實驗命題的創(chuàng)新和實驗探究能力的重要性。
4 突破思維定勢,全面提升物理思維品質
對于高中物理的學習,很多學生在高中階段已經積累了一些物理解題經驗和方法, 而物理學習又會經常提取一些模型出來。當碰到一些新的物理問題時,由于一些舊的思維模式,或是解題經驗,亦或者是一些類似的物理模型都會影響到我們對新問題的判斷。如果不能針對一個新的物理問題的特點做出靈活反應,很容易出現思維紊亂、僵化,影響問題的解決。
例題6 (2012年江蘇高考物理卷第5題)
2011年8月,“嫦娥二號”成功進入了環(huán)繞“日地拉格朗日點”的軌道,我國成為世界上第三個造訪該點的國家。如圖9所示,該拉格朗日點位于太陽和地球連線的延長線上,一飛行器處于該點,在幾乎不消耗燃料的情況下與地球同步繞太陽做圓周運動。則此飛行器的( )
A.線速度大于地球的線速度
B.向心加速度大于地球的向心加速度
C.向心力僅由太陽的引力提供
D.向心力僅由地球的引力提供
本題中相近環(huán)繞天體和中心天體都對運動天體提供向心力,突破了“只有中心天體提供萬有引力”的結論。
參考文獻:
[1]陳俊.2012年高考江蘇物理試卷評析[J].物理通報,2012,(12):81.
[2]于正榮,李俊成.2013年江蘇高考物理試題評析與啟示[J].物理教師,2013,(11):73.
(欄目編輯 趙保鋼)
3.1 重視實驗操作經驗
例題3 (2012年江蘇高考物理卷第10題)
在使用多用電表前,發(fā)現指針不在左邊“0”刻度線處,應先調整題圖4中多用電表的_______。(選填“A”、“B”或“C”)
本題中,“多用電表的使用”通過圖像要學生選擇“A、B、C”旋鈕,這需要學生實際接觸過多用電表才會知道相應位置的旋鈕的作用,而平時靠背記“機械調零”“歐姆調零”等詞匯的考生就無法知道正確答案。2013年江蘇高考物理卷第10題,考查實驗后電路拆除的先后順序,對實驗操作的體驗和規(guī)范提出了更高的要求,沒有實際的符合規(guī)范的實驗體驗,是不可能完成解答的。
3.2 重視實驗基本原理的理解
通常,在實驗教學中,教師通過已有的實驗總結了很多結論供學生記憶,這些結論往往偏重操作注意點,不注重操作原理的解釋,使學生只記住了針對某些實驗設計的特殊操作,卻沒有掌握實驗的根本原理,從而失去了對設計新穎的實驗的思考能力。
例題4 (2011年江蘇高考物理卷第10題)
某同學用如圖5所示的實驗裝置來驗證“力的平行四邊形定則”。彈簧測力計A掛于固定點P,下端用細線掛一重物M。彈簧測力計B的一端用細線系于O點,手持另一端向左拉,使結點O靜止在某位置。分別讀出彈簧測力計A和B的示數,并在貼于豎直木板的白紙記錄O點的位置和拉線的方向。
(1)本實驗用的彈簧測力計示數的單位為N,圖中A的示數為_______N。
(2)下列不必要的實驗要求是_________。(請?zhí)顚戇x項前對應的字母)
A.應測量重物M所受的重力
B.彈簧測力計應在使用前校零
C.拉線方向應與木板平面平行
D.改變拉力,進行多次實驗,每次都要使O點靜止在同一位置
例題5 (2014年江蘇高考物理卷第11題)
小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則。
(1)實驗記錄紙如圖7所示,O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置,兩彈簧測力計共同作用時,拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點;一個彈簧測力計拉橡皮筋時,拉力F3的方向過P3點。三個力的大小分別為:F1=3.30 N、F2=3.85 N和F3=4.25 N。請根據圖中給出的標度作圖求出F1和F2的合力。
(2)仔細分析實驗,小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化,影響實驗結果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度,發(fā)現讀數不相同,于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。
實驗裝置如圖7所示,將一張白紙固定在豎直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O點,下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動N,在白紙上記錄下N的軌跡。重復上述過程,再次記錄下N的軌跡。
(1)兩次實驗記錄的軌跡如題圖8所示。過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點,則實驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關系為 。
(3)根據(2)中的實驗,可以得出的實驗結果有哪些?(填寫選項前的字母)
A.橡皮筋的長度與受到的拉力成正比
B.兩次受到的拉力相同時,橡皮筋第 2 次的長度較長
C.兩次被拉伸到相同長度時,橡皮筋第 2 次受到的拉力較大
D.兩次受到的拉力相同時,拉力越大,橡皮筋兩次的長度之差越大
(4)根據小明的上述實驗探究,請對驗證力的平行四邊形定則實驗提出兩點注意事項。
在傳統(tǒng)的力的合成實驗“橡皮筋模型”“中強調換彈簧秤時要保證O點在同一位置”,而 “鉤碼模型”則顛覆了這個結論。
例5考查的問題就是在實驗過程中極容易出現的意外(橡皮筋超過彈性限度),這些對有著實際操作經驗的考生與只會“背實驗”的考生的感覺完全是不一樣的。
從以上兩個試題的對比可以看出,江蘇高考題對于實驗的創(chuàng)新能力和探究精神有著很高的追求。類似實驗以前許多年都沒考過,現在頻度很高,體現了實驗命題的創(chuàng)新和實驗探究能力的重要性。
4 突破思維定勢,全面提升物理思維品質
對于高中物理的學習,很多學生在高中階段已經積累了一些物理解題經驗和方法, 而物理學習又會經常提取一些模型出來。當碰到一些新的物理問題時,由于一些舊的思維模式,或是解題經驗,亦或者是一些類似的物理模型都會影響到我們對新問題的判斷。如果不能針對一個新的物理問題的特點做出靈活反應,很容易出現思維紊亂、僵化,影響問題的解決。
例題6 (2012年江蘇高考物理卷第5題)
2011年8月,“嫦娥二號”成功進入了環(huán)繞“日地拉格朗日點”的軌道,我國成為世界上第三個造訪該點的國家。如圖9所示,該拉格朗日點位于太陽和地球連線的延長線上,一飛行器處于該點,在幾乎不消耗燃料的情況下與地球同步繞太陽做圓周運動。則此飛行器的( )
A.線速度大于地球的線速度
B.向心加速度大于地球的向心加速度
C.向心力僅由太陽的引力提供
D.向心力僅由地球的引力提供
本題中相近環(huán)繞天體和中心天體都對運動天體提供向心力,突破了“只有中心天體提供萬有引力”的結論。
參考文獻:
[1]陳俊.2012年高考江蘇物理試卷評析[J].物理通報,2012,(12):81.
[2]于正榮,李俊成.2013年江蘇高考物理試題評析與啟示[J].物理教師,2013,(11):73.
(欄目編輯 趙保鋼)
3.1 重視實驗操作經驗
例題3 (2012年江蘇高考物理卷第10題)
在使用多用電表前,發(fā)現指針不在左邊“0”刻度線處,應先調整題圖4中多用電表的_______。(選填“A”、“B”或“C”)
本題中,“多用電表的使用”通過圖像要學生選擇“A、B、C”旋鈕,這需要學生實際接觸過多用電表才會知道相應位置的旋鈕的作用,而平時靠背記“機械調零”“歐姆調零”等詞匯的考生就無法知道正確答案。2013年江蘇高考物理卷第10題,考查實驗后電路拆除的先后順序,對實驗操作的體驗和規(guī)范提出了更高的要求,沒有實際的符合規(guī)范的實驗體驗,是不可能完成解答的。
3.2 重視實驗基本原理的理解
通常,在實驗教學中,教師通過已有的實驗總結了很多結論供學生記憶,這些結論往往偏重操作注意點,不注重操作原理的解釋,使學生只記住了針對某些實驗設計的特殊操作,卻沒有掌握實驗的根本原理,從而失去了對設計新穎的實驗的思考能力。
例題4 (2011年江蘇高考物理卷第10題)
某同學用如圖5所示的實驗裝置來驗證“力的平行四邊形定則”。彈簧測力計A掛于固定點P,下端用細線掛一重物M。彈簧測力計B的一端用細線系于O點,手持另一端向左拉,使結點O靜止在某位置。分別讀出彈簧測力計A和B的示數,并在貼于豎直木板的白紙記錄O點的位置和拉線的方向。
(1)本實驗用的彈簧測力計示數的單位為N,圖中A的示數為_______N。
(2)下列不必要的實驗要求是_________。(請?zhí)顚戇x項前對應的字母)
A.應測量重物M所受的重力
B.彈簧測力計應在使用前校零
C.拉線方向應與木板平面平行
D.改變拉力,進行多次實驗,每次都要使O點靜止在同一位置
例題5 (2014年江蘇高考物理卷第11題)
小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則。
(1)實驗記錄紙如圖7所示,O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置,兩彈簧測力計共同作用時,拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點;一個彈簧測力計拉橡皮筋時,拉力F3的方向過P3點。三個力的大小分別為:F1=3.30 N、F2=3.85 N和F3=4.25 N。請根據圖中給出的標度作圖求出F1和F2的合力。
(2)仔細分析實驗,小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化,影響實驗結果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度,發(fā)現讀數不相同,于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。
實驗裝置如圖7所示,將一張白紙固定在豎直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O點,下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動N,在白紙上記錄下N的軌跡。重復上述過程,再次記錄下N的軌跡。
(1)兩次實驗記錄的軌跡如題圖8所示。過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點,則實驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關系為 。
(3)根據(2)中的實驗,可以得出的實驗結果有哪些?(填寫選項前的字母)
A.橡皮筋的長度與受到的拉力成正比
B.兩次受到的拉力相同時,橡皮筋第 2 次的長度較長
C.兩次被拉伸到相同長度時,橡皮筋第 2 次受到的拉力較大
D.兩次受到的拉力相同時,拉力越大,橡皮筋兩次的長度之差越大
(4)根據小明的上述實驗探究,請對驗證力的平行四邊形定則實驗提出兩點注意事項。
在傳統(tǒng)的力的合成實驗“橡皮筋模型”“中強調換彈簧秤時要保證O點在同一位置”,而 “鉤碼模型”則顛覆了這個結論。
例5考查的問題就是在實驗過程中極容易出現的意外(橡皮筋超過彈性限度),這些對有著實際操作經驗的考生與只會“背實驗”的考生的感覺完全是不一樣的。
從以上兩個試題的對比可以看出,江蘇高考題對于實驗的創(chuàng)新能力和探究精神有著很高的追求。類似實驗以前許多年都沒考過,現在頻度很高,體現了實驗命題的創(chuàng)新和實驗探究能力的重要性。
4 突破思維定勢,全面提升物理思維品質
對于高中物理的學習,很多學生在高中階段已經積累了一些物理解題經驗和方法, 而物理學習又會經常提取一些模型出來。當碰到一些新的物理問題時,由于一些舊的思維模式,或是解題經驗,亦或者是一些類似的物理模型都會影響到我們對新問題的判斷。如果不能針對一個新的物理問題的特點做出靈活反應,很容易出現思維紊亂、僵化,影響問題的解決。
例題6 (2012年江蘇高考物理卷第5題)
2011年8月,“嫦娥二號”成功進入了環(huán)繞“日地拉格朗日點”的軌道,我國成為世界上第三個造訪該點的國家。如圖9所示,該拉格朗日點位于太陽和地球連線的延長線上,一飛行器處于該點,在幾乎不消耗燃料的情況下與地球同步繞太陽做圓周運動。則此飛行器的( )
A.線速度大于地球的線速度
B.向心加速度大于地球的向心加速度
C.向心力僅由太陽的引力提供
D.向心力僅由地球的引力提供
本題中相近環(huán)繞天體和中心天體都對運動天體提供向心力,突破了“只有中心天體提供萬有引力”的結論。
參考文獻:
[1]陳俊.2012年高考江蘇物理試卷評析[J].物理通報,2012,(12):81.
[2]于正榮,李俊成.2013年江蘇高考物理試題評析與啟示[J].物理教師,2013,(11):73.
(欄目編輯 趙保鋼)