高考理綜物理綜合題的特點及對教學(xué)的啟示

艾 靜 熊建文

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院 廣東 廣州 510006)

1 問題的提出

高考既是選拔性考試，又對日常教學(xué)有導(dǎo)向作用，因此高考命題要適應(yīng)課程改革發(fā)展的需要，在緊抓基礎(chǔ)、注重能力培養(yǎng)與提高的同時，提倡聯(lián)系實際．近幾年各地高考理綜物理試題題型穩(wěn)定，每年又有一些經(jīng)典的新題涌現(xiàn)，特別是綜合題新題的設(shè)計，更是得到廣泛的關(guān)注和肯定；同時這些新題的出現(xiàn)給學(xué)生解題帶來一定的困難．因此，把握新題命題規(guī)律，有利于教師提升自己的專業(yè)水平，改變以往套用題庫的現(xiàn)象，深入鉆研，提高個人命題能力；也有助于教師及時把握高考動態(tài)，指導(dǎo)學(xué)生積極備考；同時教師通過對新題命題的深入研究，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相應(yīng)的解題策略，提高學(xué)生解決實際問題的能力，培養(yǎng)、塑造學(xué)生良好的思維品質(zhì)．

2 近幾年高考理綜物理綜合題新題特點分析

近幾年高考理綜物理綜合題在注重對信息的遷移能力考查的同時，對思維的靈活性和發(fā)散性上也提出了更高的要求．對新題特點進行分類，歸納其命題規(guī)律，力求做到學(xué)以致用、舉一反三、觸類旁通．

2.1 情境上靈活創(chuàng)新

問題情境具有來源廣、表征方式多樣化的特點．問題情境除取自以往的成題外，有的來源于教材，有的取自生活模型．表征方式呈現(xiàn)多樣化，一道題中可能包含文字、圖形圖像、表格等多種表征方式，主要考查學(xué)生對信息解讀和處理能力，將已有知識遷移運用到新情境中的能力．

資料中的相似題：如圖1所示，位于豎直平面內(nèi)的光滑圓弧軌道，半徑為R，軌道的最低點B的切線沿水平方向，軌道上端A距水平地面高度為H．質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點)從軌道最上端A點由靜止釋放，沿軌道最下端B點水平飛出，最后落在水平地面上的C點處，若空氣阻力可忽略不計，重力加速度為g，求：

(1)小球運動到B點時，軌道對它的支持力多大；

(2)小球落地點C與B點的水平距離x為多大？

圖1

高考中的新題：(2010年高考江蘇卷第14題)在游樂節(jié)目中，選手需要借助懸掛在高處的繩飛越到水面的浮臺上，小明和小陽觀看后對此進行了討論．如圖2所示，他們將選手簡化為質(zhì)量m=60 kg的質(zhì)點，選手抓住繩由靜止開始擺動，此時繩與豎直方向夾角α=53°，繩的懸掛點O距水面的高度H=3 m．不考慮空氣阻力和繩的質(zhì)量，浮臺露出水面的高度不計，若水足夠深．取重力加速度g=10 m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6．

(1)求選手擺到最低點時對繩拉力的大小F；

(2)若繩長l=2 m，選手擺到最低點時松手落入水中．設(shè)水對選手的平均浮力f1=800 N，平均阻力f2=700 N，求選手落入水中的深度d；

(3)若選手擺到最低點時松手，小明認為繩越長，在浮臺上的落點距岸邊越遠，小陽認為繩越短，落點距岸邊越遠，請通過推算說明你的觀點．

圖2

說明：對比就會發(fā)現(xiàn)，兩道題本質(zhì)上有相似之處，只是運用的問題情境不同，江蘇卷在情境選取上更貼近生活，能較好地聯(lián)系學(xué)生生活體驗，同時也充滿趣味性．可見高考題大多由經(jīng)典習(xí)題改編而來，所不同的是將物理情景具體化、多樣化，力求與實際生活聯(lián)系更緊密．還有一些問題素材取自教材，如2011年浙江卷理綜物理試題第25題，靜電除塵問題等．

可見，高考新題并非無跡可尋，只要多看、多想、多總結(jié)、多反思，就能掌握本質(zhì)規(guī)律，以不變應(yīng)萬變，同時在平常教學(xué)中應(yīng)將各種抽象的物理題引導(dǎo)學(xué)生變形為能解決生活中的實際問題，既能掌握物理知識，又能學(xué)以致用．

2.2 形式上多樣化創(chuàng)新

過程中涉及的問題形式更具開放性，有別于以往封閉型問題，有的問題是條件開放導(dǎo)致結(jié)論開放，有的是結(jié)論設(shè)置的方式導(dǎo)致的開放．在綜合題中融入開放性元素，是適應(yīng)新課標發(fā)展需要的改革，在促進學(xué)生深入理解基礎(chǔ)知識和基本技能的同時，能更好地促進學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展．

資料中的相似題:如圖3所示，在xOy平面內(nèi)，MN和x軸之間有平行于y軸的勻強電場和垂直于xOy平面的勻強磁場，y軸上離坐標原點4L的A點處有一電子槍，可以沿+x方向射出速度為v0的電子(質(zhì)量為m，電荷量為e)．如果電場和磁場同時存在，電子將做勻速直線運動．如果撤去電場，只保留磁場，電子將從x軸上距坐標原點3L的C點離開磁場．不計重力的影響，求：

(1)磁感應(yīng)強度B和電場強度E的大小和方向；

(2)如果撤去磁場，只保留電場，電子將從D點(圖中未標出)離開電場，求D點的坐標；

(3)電子通過D點時的動能．

圖3

高考中的新題:(2012年高考江蘇卷第15題)如圖4所示，待測區(qū)域中存在勻強電場和勻強磁場，根據(jù)帶電粒子射入時的受力情況可推測其電場和磁場，圖中裝置由加速器和平移器組成，平移器由兩對水平放置、相距為l的相同平行金屬板構(gòu)成，極板長度為l，間距為d，兩對極板間偏轉(zhuǎn)電壓大小相等、電場方向相反． 質(zhì)量為m，電荷量為+q的粒子經(jīng)加速電壓U0加速后，水平射入偏轉(zhuǎn)電壓為U1的平移器，最終從A點水平射入待測區(qū)域．不考慮粒子受到的重力．

圖4

(3)已知粒子以不同速度水平向右射入待測區(qū)域，剛進入時的受力大小均為F．現(xiàn)取水平向右為x軸正方向，建立如圖所示的直角坐標系O-xyz． 保持加速電壓為U0不變，移動裝置使粒子沿不同的坐標軸方向射入待測區(qū)域，粒子剛射入時的受力大小如下表1所示．

請推測該區(qū)域中電場強度和磁感應(yīng)強度的大小及可能的方向．

表1 粒子射入受力大小

說明：第(3)問在設(shè)問方式上創(chuàng)新，不同于以往的封閉性試題，使問題更具靈活性和開放性．

理綜物理綜合題在設(shè)置問題時不再僅僅是“求”，部分問題以“討論”“推測”“評價”“建議”“設(shè)想”等方式設(shè)置，體現(xiàn)試題在命題形式上力求積極創(chuàng)新．同時也啟發(fā)教師在教學(xué)中開展創(chuàng)新教育．創(chuàng)新教育是一種旨在培養(yǎng)受教育者的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的教育，充分調(diào)動學(xué)生認識與實踐的主觀能動性，以適應(yīng)未來社會需要和滿足學(xué)生主體充分發(fā)展[1]．

2.3 目的上針對性創(chuàng)新

問題設(shè)置更有針對性、更具應(yīng)用性．注重理論聯(lián)系實際，關(guān)注科學(xué)技術(shù)和社會，融入STS教育與問題中．在提高學(xué)生運用知識解決實際問題能力的同時，全面落實對“知識與技能”“過程與方法”“情感態(tài)度與價值觀”三維目標的考查，也使學(xué)生收獲到課本上沒有的生活經(jīng)驗，增長見識．

資料中的相似題:如圖5所示，左端固定在墻壁上的輕質(zhì)彈簧將一質(zhì)量為M的小物塊A彈出，物塊A離開彈簧后與一質(zhì)量為m的靜止在水平地面上的小物塊B發(fā)生彈性正碰，一切摩擦均不計，為使兩者至少能發(fā)生兩次碰撞，則m與M的比值應(yīng)滿足什么條件?

圖5

高考中的新題：(2012年高考廣東卷第36題)如圖6(a)所示的裝置中，小物塊A和B質(zhì)量均為m，水平面上PQ段長為l，與物塊間的動摩擦因數(shù)為μ，其余段光滑．初始時，擋板上的輕質(zhì)彈簧處于原長；長為r的連桿位于圖中虛線位置；A緊靠滑桿(A和B間距大于2r)．隨后，連桿以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，帶動滑桿做水平運動，滑桿的速度-時間圖像如圖6(b)所示．A在滑桿推動下運動，并在脫離滑桿后與靜止的B發(fā)生完全非彈性碰撞．

圖6

分析：該題聯(lián)系了機械中的“曲軸連桿結(jié)構(gòu)”裝置．資料中大多運用壓縮的彈簧將物塊彈開，使物塊獲得一個初速度，高考中采用曲軸連桿結(jié)構(gòu)裝置，和后續(xù)物理過程結(jié)合得非常好，也使得問題的創(chuàng)設(shè)更具有創(chuàng)新性和延伸性．該題在考查學(xué)生對新情境的應(yīng)變能力外，考題與實際生活的聯(lián)系，使其針對性更強．同時也融入了STS教育，對學(xué)生的發(fā)展起到了很好的導(dǎo)向作用．

3 對教學(xué)的啟示

通過對高考理綜物理綜合題新題命題特點的分析，為解決以往學(xué)生面對新題時得分低的現(xiàn)象，有效改善學(xué)生在解答綜合題新題時出現(xiàn)的解題障礙，建議在日常教學(xué)中有意識地培養(yǎng)和提高學(xué)生的編題、選題、用題的能力．

3.1 具備基本編題的能力

一道好的習(xí)題應(yīng)當立意清晰嚴密，文字流程簡潔，不冗長又無紕漏．同時習(xí)題還應(yīng)盡量留有展開的余地，啟發(fā)思考[2]．

3.1.1 依據(jù)目標定新題

主要編制方式是根據(jù)考查目的確定題目的內(nèi)容、形式、難度，利用平時積累的素材，逐步搜索并擇定適當?shù)奈锢砬榫埃幹瞥鲞m合需要的新題．

例如，考查中等難度的力學(xué)綜合題，涉及到碰撞和豎直平面內(nèi)的圓周運動．

(1)A球到達底端E點與B球發(fā)生碰撞前，對軌道的壓力？

(2)若DE所對圓弧半徑為R，GF所對圓弧半徑為r，且R與r大小關(guān)系不確定，試對小球B的可能運動情況做定性分析．

圖7

說明：該題考查了簡單的彈性正碰規(guī)律，重點考查了無支持物情況下物體在豎直平面內(nèi)做圓周運動相關(guān)知識的運用．本題的定量計算的要求不高，主要是考查學(xué)生的定性推理能力．問題設(shè)置層層遞進，第(1)小問是常規(guī)送分題，但要注意研究對象的選取及牛頓第三定律的運用；第(2)問分析可知小球B最終有三種可能的情況：平拋、斜拋、在軌道內(nèi)做往返運動．

自編題貴在平時積累素材，對平時教學(xué)中遇到的經(jīng)典習(xí)題的設(shè)計進行分析，提取出其精華部分，如經(jīng)典情境的選取、經(jīng)典物理過程的設(shè)計、形式的經(jīng)典等都能快速提升教師編題的能力，為自編題打下堅實的基礎(chǔ)．

3.1.2 變成題為新題

成題是目前已有的題目，對成題進行適當?shù)募庸?，如改變情境、重組綜合、改變問題設(shè)置方式等都能起到推陳出新的目的．

教材中的素材：依據(jù)磁場對電流會產(chǎn)生作用力的原理，可制造一種新型武器——電磁炮．其原理如圖8所示，把炮彈(導(dǎo)體)放置在強磁場中的兩平行導(dǎo)軌上，給導(dǎo)軌通以方向相反的大電流，此電流通過炮彈構(gòu)成回路．這樣，炮彈作為一個通電導(dǎo)體在磁場作用下沿導(dǎo)軌加速運動，并以某一速度發(fā)射出去[3].

圖8

(1)炮彈能達到的最大水平速度？

(2)炮彈的最大水平射程？

(3)在炮彈達到最大速度的過程中，cd桿上產(chǎn)生的焦耳熱？

圖9

說明：該題的問題情境取自教材中關(guān)于電磁炮的相關(guān)知識的介紹，將圓周運動、雙導(dǎo)體棒在磁場中運動、平拋運動組合，考查能量觀點、動量守恒定律等規(guī)律的綜合運用，難度較大，綜合性強．

在編題過程中可以鼓勵學(xué)生積極參與其中，學(xué)生參與編題一方面可以加深學(xué)生對知識的理解和對方法的熟練運用，鍛煉其思維的靈活性，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力；另一方面教師通過分析學(xué)生在編題過程中出現(xiàn)的問題及時改進教學(xué)，同時也可能收獲一些創(chuàng)意性的意見．

3.2 指導(dǎo)學(xué)生有效選題

學(xué)生應(yīng)具備自己選題能力，新課標提倡自主學(xué)習(xí)，而自主學(xué)習(xí)中很重要的一點就是要自主選題．選題要有目的性、典型性、針對性、發(fā)散性、遞進性、綜合性．學(xué)生在選題過程中，一方面可使學(xué)生熟練掌握課程標準，也可促進學(xué)生對題目所涉及的相關(guān)知識和方法的深入理解，建立自己的評判標準，避免以往教學(xué)中由于目標不明確而導(dǎo)致部分學(xué)生盲目追求難題、新題的錯誤行為．

3.3 促進學(xué)生有效用題

有效用題將題目充分運用，如日常教學(xué)中一題多解、一題多變、多題歸一類的訓(xùn)練，解題不應(yīng)停留在表面，不是能解某道題就行，而應(yīng)該能做到觸類旁通，做一道題收獲一類題，這樣才能在茫茫題海中解放出來，找到一條通往勝利的捷徑．

高考中新題的價值在于啟發(fā)思考，指導(dǎo)教學(xué)．教師對新題的研究有助于提高自身的專業(yè)素養(yǎng)，同時有利于教師在日常教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生編題、選題、用題，開發(fā)學(xué)生多元智能，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力，提高解決實際問題的能力．

參考文獻

1 王力邦.中學(xué)物理教師的學(xué)習(xí)與思考.北京：科學(xué)出版社，2009.278

2 姜水根，沈晨.談編制新題.物理教師.1994(4)：36～37

3 廣東基礎(chǔ)教育課程資源研究開發(fā)中心物理教材編寫組編著.普通高中課程標準實驗教科書《物理·選修3-1》.廣州：廣東教育出版社，2004.81～82