徐巖 李長(zhǎng)輝

摘 要：本文分析了2019年北京高考理綜卷第24題及其答案，從核心素養(yǎng)角度對(duì)試題和一線教學(xué)兩個(gè)方面進(jìn)行了反思，為教學(xué)備考提供了一些啟示.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);建模;思想方法

研究方向：中學(xué)物理學(xué)科教學(xué).? 第24 題以生活中的“雨滴下落”為切入點(diǎn)，以日常生活情境為模型，以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，要求考生利用物理觀念，通過科學(xué)思維，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆椒ǎ瑢?duì)雨滴下落的過程進(jìn)行分析求解，其中涉及變加速運(yùn)動(dòng)和勻加速運(yùn)動(dòng)，有效地考查了學(xué)生的科學(xué)建模能力.解題中運(yùn)用了動(dòng)能定理、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量定理等規(guī)律，強(qiáng)化了對(duì)運(yùn)動(dòng)和相互作用、能量和動(dòng)量等物理學(xué)基本觀念的認(rèn)識(shí)，題目還涉及了牛頓力學(xué)多方面內(nèi)容，綜合性強(qiáng)，較好地考查了考生的科學(xué)思維能力.

1 試題與解析

【評(píng)析】

本題緊扣考試大綱和新課標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，考查學(xué)生對(duì)基本概念、基本規(guī)律和基本方法的掌握情況，考察學(xué)生將生活情境轉(zhuǎn)化為物理模型的能力、利用物理觀念與科學(xué)思維，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行綜合分析的能力，以及解決綜合問題的能力，對(duì)發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)起到了很好的促進(jìn)作用.

1.1 物理觀念視角

物理觀念是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí);是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華;是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的基礎(chǔ).

本題以雨滴下落這一自然現(xiàn)象為素材背景，考察了學(xué)生對(duì)于自由落體運(yùn)動(dòng)（不計(jì)空氣阻力時(shí)雨滴無初速的下落）和變加速直線運(yùn)動(dòng)（空氣阻力不可忽略時(shí)雨滴無初速的下落）的認(rèn)識(shí)，需要學(xué)生通過運(yùn)動(dòng)與相互作用和能量的觀點(diǎn)進(jìn)行分析，將雨滴下落這一自然現(xiàn)象進(jìn)行提煉和升華.

1.2 科學(xué)思維視角

科學(xué)思維是從物理學(xué)視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式;是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判、檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的能力和品格.本題注重回歸物理學(xué)科本質(zhì)，強(qiáng)調(diào)學(xué)科思想和研究方法的考察，突出學(xué)科關(guān)鍵能力的考察.

1.2.1 本題充分考察了考生的模型建構(gòu)能力

在物理核心素養(yǎng)中明確提出培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建理想模型的意識(shí)和能力.在高中物理的學(xué)習(xí)中離不開物理模型的構(gòu)建，物理模型的構(gòu)建過程體現(xiàn)了學(xué)生的科學(xué)邏輯思維過程.本題先后涉及了兩種模型：

一是第（2）問將雨滴簡(jiǎn)化為球體模型，求其下落的終極速度.這一部分體現(xiàn)了高考“穩(wěn)中求進(jìn)”的“穩(wěn)”，把物體簡(jiǎn)化成球形在高中物理中力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等都有體現(xiàn).比如力學(xué)中研究衛(wèi)星圍繞中心天體的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，把中心天體簡(jiǎn)化為球形;在電學(xué)中研究密立根油滴實(shí)驗(yàn)時(shí)，把油滴簡(jiǎn)化為球形;在熱學(xué)中用油膜法估測(cè)分子的大小時(shí)，把分子看成球形.這些都體現(xiàn)了物理學(xué)習(xí)中構(gòu)建模型是科學(xué)思維的第一步，體現(xiàn)了抓住主要矛盾忽略次要矛盾的思想.

二是第（3）問將雨滴簡(jiǎn)化為圓盤模型，證明其下落過程中的阻力與速度平方成正比.這一部分體現(xiàn)了高考“穩(wěn)中求進(jìn)”的“進(jìn)”，將雨滴簡(jiǎn)化為圓盤模型對(duì)學(xué)生來說十分新穎，考察了學(xué)生是否能將較復(fù)雜的實(shí)際問題中的對(duì)象和過程轉(zhuǎn)換成物理模型.如果學(xué)生程度較好，能夠正確運(yùn)用科學(xué)思維方法進(jìn)行分析，可以得到空氣分子與圓盤碰撞過程中，在Δt時(shí)間內(nèi)，與圓盤碰撞的空氣分子質(zhì)量的求法實(shí)際上與我們平時(shí)課上講的流體模型有異曲同工之妙.所以，圓盤模型既新穎又有跡可循，很好地考查了考生的科學(xué)思維能力.

1.2.2 本題巧妙考察了宏觀微觀結(jié)合的思想方法

物理學(xué)有宏觀和微觀兩個(gè)視角，在很多問題當(dāng)中都可以從兩個(gè)視角去研究或思考問題.但它們是彼此密切聯(lián)系，又是相輔相成的.比如熱學(xué)就是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的一座橋梁，在研究氣體的壓強(qiáng)這一宏觀量時(shí)，我們也從微觀的角度做解釋，即氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)是由于氣體分子對(duì)器壁的碰撞產(chǎn)生的，理想氣體的壓強(qiáng)是理想氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)作用在單位面積上的沖量的統(tǒng)計(jì)平均值.再比如學(xué)習(xí)帶電粒子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力，也要讓學(xué)生理解它是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的微觀表現(xiàn)，并能夠從安培力的表達(dá)式和電流的微觀表達(dá)式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式，同時(shí)安培力和洛倫茲力的方向都可以用左手定則來判定;也就說明安培力和洛倫茲力本質(zhì)是一樣的，只是宏觀微觀角度不同.本題將宏觀的空氣阻力與微觀視角的空氣分子與圓盤碰撞相結(jié)合，把空氣阻力產(chǎn)生的原因用空氣分子與雨滴圓盤碰撞受力來解釋，很好地體現(xiàn)了宏觀與微觀相結(jié)合的思想方法.

1.3 科學(xué)探究視角

科學(xué)探究是一種科學(xué)學(xué)習(xí)的主要方式，是形成其它物理核心素養(yǎng)的主要途徑.其中分析論證是指學(xué)生能夠基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋.本題很好地考察了考生的科學(xué)分析論證能力.比如第2問，從物理公式和圖象兩個(gè)角度考察了考生的科學(xué)分析論證能力.學(xué)生通過a得出的關(guān)系式對(duì)圖象做出正確判斷，通過分析不計(jì)空氣阻力時(shí)無初速下落的v-t圖線，斜率大于①圖線.

1.4 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任視角

在核心素養(yǎng)中明確提出，培養(yǎng)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)，實(shí)事求是，不迷信權(quán)威.本題考察推導(dǎo)雨滴下落趨近的最大速度vm與半徑r的關(guān)系式和推導(dǎo)雨滴下落終極速度與雨滴大小的關(guān)系，就是為了引導(dǎo)學(xué)生理解“雨滴落到地面的速度通常僅為幾米每秒（若不考慮空氣阻力，雨滴下落的速度將達(dá)到幾百米每秒）”和“雨滴越大，下落速度越快”這些事實(shí)是有科學(xué)根據(jù)的，而且可以分析推導(dǎo)得出的，而不是人云亦云，無根無據(jù)的.

2 教學(xué)啟示

2.1 注重物理思想方法教育

新高考越來越注重物理思想方法的考查，讓學(xué)生不僅僅只停留在靜態(tài)知識(shí)學(xué)習(xí)的表面，利用科學(xué)方法教育，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力.例如，在學(xué)習(xí)楞次定律時(shí)，要讓學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)探究過程，觀察N極和S極插入或拔出線圈時(shí)感應(yīng)電流的方向，歸納總結(jié)出楞次定律.有的教師為了讓學(xué)生做題方便，給學(xué)生總結(jié)了二級(jí)結(jié)論“增反減同，來拒去留”，學(xué)生在做題當(dāng)中對(duì)這個(gè)二級(jí)結(jié)論反復(fù)加強(qiáng)記憶，而對(duì)于楞次定律的本質(zhì)和規(guī)律的得出反而印象不那么深刻，這樣就有些本末倒置了.我們一線教師要讓學(xué)生經(jīng)歷問題解決的過程，引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家那樣思考問題，感悟解決問題所采用的科學(xué)方法的巧妙，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，形成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度.

2.2 注重模型構(gòu)建能力的培養(yǎng)

構(gòu)建物理模型是發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的重要途徑，面對(duì)復(fù)雜問題往往無法解決，只有忽略次要因素，才能找到問題解決的突破口，從原始問題到物理模型的建構(gòu)，這中間的橋梁便是學(xué)生的知識(shí)和能力及學(xué)科核心素養(yǎng)的體現(xiàn)，經(jīng)歷模型建構(gòu)的過程，才能體會(huì)理論和實(shí)踐之間的差異，理解建立物理模型的意義.

2.3 構(gòu)建知識(shí)體系形成物理觀念

備考復(fù)習(xí)中，應(yīng)注重對(duì)知識(shí)的梳理和提煉，對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，形成知識(shí)鏈條與知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，這樣才能形成物理觀念，養(yǎng)成用大概念解決問題的意識(shí)，真正促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展.運(yùn)動(dòng)與相互作用觀、能量觀、宏觀微觀角度都是需要讓學(xué)生掌握的，在平時(shí)的教學(xué)和考前復(fù)習(xí)中，要求教師摒棄偏題、難題、怪題，以基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能為根本，形成主干知識(shí)大概念，逐步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，從而培養(yǎng)其終生學(xué)習(xí)的能力.

參考文獻(xiàn)：

[1]田成良，李寶才.密切聯(lián)系生活 聚焦核心素養(yǎng)——2018年高考理綜新課標(biāo)卷Ⅰ物理第24題評(píng)析[J].中學(xué)物理參考，2018，47（15）：21-23.