高考物理復(fù)習(xí)專題設(shè)計(jì)的思考

物理學(xué)科在經(jīng)過高三第一輪全面復(fù)習(xí)之后，學(xué)生比較系統(tǒng)地掌握了《考試大綱》規(guī)定的知識(shí)內(nèi)容，達(dá)到了相應(yīng)的能力水平。為了使廣大學(xué)生能適應(yīng)高考試題的要求，具備一定的分析綜合能力，本文就復(fù)習(xí)專題的設(shè)計(jì)談?wù)劰P者個(gè)人的認(rèn)識(shí)。

1 物理復(fù)習(xí)專題設(shè)計(jì)的原則

①科學(xué)性原則，即體現(xiàn)學(xué)科特點(diǎn)，遵循教育心理學(xué)原理、符合邏輯學(xué)的方法，這是傳統(tǒng)的備教材、備教法、備學(xué)生的三個(gè)基本程序的體現(xiàn)。物理學(xué)有哪些特點(diǎn)呢？它是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)；是一門嚴(yán)密的理論科學(xué)；是一門定量的精密科學(xué)；也是一門帶有方法論性質(zhì)的科學(xué)。因此，在專題設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮專題所涵蓋的知識(shí)體系、邏輯結(jié)構(gòu)以及物理方法的運(yùn)用。同時(shí)要考慮第一輪復(fù)習(xí)中學(xué)生所暴露的問題及學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)專題。復(fù)習(xí)的過程也要遵循皮亞杰的關(guān)于圖式、同化、順應(yīng)、平衡的四個(gè)認(rèn)知過程。專題復(fù)習(xí)就是要解決新的認(rèn)知平衡問題。如果將專題復(fù)習(xí)課堂視為一個(gè)開放系統(tǒng)，則按照耗散結(jié)構(gòu)理論，復(fù)習(xí)中只有充分開放，才能使學(xué)生從無序走向有序，從而形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。按照遺忘規(guī)律設(shè)計(jì)，熱學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)及實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)由于識(shí)記的內(nèi)容偏多，所以應(yīng)放在所有專題的后面。

②系統(tǒng)性原則，即在教科書和《考試大綱》的范圍內(nèi)，不局限知識(shí)單元，而是考慮知識(shí)的體系和結(jié)構(gòu)，從學(xué)科思想和方法上進(jìn)行歸納，幫助學(xué)生構(gòu)建新的物理框架。這不是知識(shí)的堆積，而是知識(shí)的綜合，更是思想的綜合。設(shè)計(jì)的重點(diǎn)應(yīng)放在系統(tǒng)掌握知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系上，放在掌握分析問題的方法和解決問題的能力上。例如，能的轉(zhuǎn)化和守恒定律貫穿于物理學(xué)的始終，是研究自然科學(xué)的重要思想方法。能量守恒的具體形式在力、熱、電、光、原各知識(shí)單元中均有呈現(xiàn)，作為一個(gè)專題進(jìn)行復(fù)習(xí)，能使學(xué)生進(jìn)一步理解有關(guān)知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生一種獨(dú)立的思考和解決問題的習(xí)慣或能力。

③最優(yōu)化原則，專題設(shè)計(jì)的方案具有多樣性，根據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)為大的專題，也可以設(shè)計(jì)為小的專題。如力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，在力學(xué)和電磁學(xué)中均有廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用在力學(xué)范圍就有力與直線運(yùn)動(dòng)的關(guān)系以及力與曲線運(yùn)動(dòng)的關(guān)系；應(yīng)用在電磁學(xué)范圍有帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的桿類問題等等。顯然這樣的專題太大，可以設(shè)計(jì)為如力與直線運(yùn)動(dòng)、力與曲線運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力學(xué)問題等四個(gè)小專題?？傊畯?fù)習(xí)時(shí)間有限，應(yīng)當(dāng)努力追求復(fù)習(xí)效益的最大化。

④可行性原則，專題設(shè)計(jì)要考慮學(xué)生的實(shí)際，選擇教輔書上的專題應(yīng)在復(fù)習(xí)課時(shí)保證的前提下，注意專題的時(shí)效性、針對(duì)性和可操作性。

2 物理復(fù)習(xí)專題設(shè)計(jì)的依據(jù)

專題設(shè)計(jì)是通過對(duì)高考研究所獲取的信息為依據(jù)。高考研究包括《考試大綱》的研究和近幾年高考試題的研究?！犊荚嚧缶V》是國(guó)家考試中心制定的帶有法定性的文件，是命題的依據(jù)。《考試大綱》每年均有少部分調(diào)整或變動(dòng)，只要比較新大綱和老大綱就能了解哪些地方作了調(diào)整或變動(dòng)。教師需要考慮的是大綱調(diào)整的意圖是什么？為什么作這樣的調(diào)整？在試題的設(shè)計(jì)上怎樣體現(xiàn)？還有《考試大綱》題型示例的研究，例如2007年較2006年在題型示例中增加了6道小題，研究后發(fā)現(xiàn)增加的目的是強(qiáng)調(diào)試題的基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和實(shí)踐性，體現(xiàn)新課程的理念。

每年的高考試題，既保持穩(wěn)定，又不斷創(chuàng)新；既重視基礎(chǔ)，又考查能力；既關(guān)注教材，又聯(lián)系實(shí)際。近年的高考試題，特別是全國(guó)試卷，是最規(guī)范的，也最有規(guī)律。考試中心近三年共編制了9份理科綜合試卷，其中2004年4套，2005年3套，2006年2套．幾乎不變的命題組成員，其命題風(fēng)格和思路也基本穩(wěn)定。受到《考試大綱》的約束，命題范圍狹窄，物理學(xué)科的題量有限，這就為我們分析研究高考，提供了空間。此外，專題設(shè)計(jì)時(shí)必須分析學(xué)生在進(jìn)入學(xué)習(xí)過程前所具有的一般特征，必須確定學(xué)生的初始狀態(tài)，注意學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)者的準(zhǔn)備狀況。

3 設(shè)計(jì)示例-帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

復(fù)習(xí)專題設(shè)計(jì)的內(nèi)容一般包括三個(gè)部分，即知識(shí)梳理、例題精析、訓(xùn)練板塊。知識(shí)梳理是對(duì)知識(shí)的綜合，例題精析是對(duì)思想的綜合，訓(xùn)練板塊是對(duì)專題的反饋。因此例題的選擇尤為重要．限于篇幅，設(shè)計(jì)示例只列出標(biāo)題或主要知識(shí)點(diǎn)，例題只選兩道，訓(xùn)練板塊略去。

3.1 復(fù)合場(chǎng)

3.1.1 概念：同時(shí)存在電場(chǎng)、磁場(chǎng)和重力場(chǎng)的區(qū)域或其中的兩個(gè)場(chǎng)的區(qū)域，均稱為復(fù)合場(chǎng)。廣義地說，解題過程中凡涉及兩個(gè)場(chǎng)或三個(gè)場(chǎng)的分析的問題，均屬于復(fù)合場(chǎng)的問題。

3.1.2 三種場(chǎng)力的特點(diǎn)

3.1.3 關(guān)于微觀粒子和普通帶電微粒重力取舍的原則

3.2 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

3.2.1 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中無約束情況下的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

（1）帶電微粒在三種場(chǎng)共存區(qū)域中做直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)其速度始終平行于磁場(chǎng)時(shí)，不受洛倫茲力，因此可能做勻速運(yùn)動(dòng)也可能做勻變速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)其速度垂直于磁場(chǎng)時(shí)，只能做勻速運(yùn)動(dòng)。

（2）帶電微粒在三種場(chǎng)共同作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。必然是電場(chǎng)力和重力平衡，而洛倫茲力充當(dāng)向心力。

（3）當(dāng)帶電粒子所受合外力的大小、方向均在不斷變化時(shí)，粒子將做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。

3.2.2 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中有約束情況下的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

3.2.3 帶電粒子在交替場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

3.3 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析方法

帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析方法和力學(xué)問題的分析方法基本相同，不同之處是增加了電場(chǎng)力和洛倫茲力。要知道電場(chǎng)力和洛倫茲力的特點(diǎn)，靈活運(yùn)用力的觀點(diǎn)、能量的觀點(diǎn)處理有關(guān)問題。

3.4 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用

3.4.1 速度選擇器（濾速器）：利用相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)選擇具有一定速度粒子的器件。

3.4.2 磁流體發(fā)電：利用等離子體噴射入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中的兩塊金屬板上聚集電荷，產(chǎn)生電壓的一種新型發(fā)電技術(shù)。

3.4.3 質(zhì)譜儀：測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。

3.4.4 電磁流量計(jì)：測(cè)量液體流量的儀器。

3.4.5 回旋加速器：一種高能粒子加速器。

例1 有人設(shè)想用如圖1所示的裝置來選擇密度相同、大小不同的球狀納米粒子。粒子在電離室中電離后帶正電，電量與其表面積成正比。電離后，粒子緩慢通過小孔O₁進(jìn)入極板間電壓為U的水平加速電場(chǎng)區(qū)域I，再通過小孔O₂射入相互正交的恒定勻強(qiáng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ，其中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向如圖1。收集室的小孔O₃與O₁、O₂在同一條水平線上。半徑為r₀的粒子，其質(zhì)量為m₀、電量為q₀，剛好能沿O₁O₃直線射入收集室．不計(jì)納米粒子重力。

（1）試求圖中區(qū)域Ⅱ的電場(chǎng)強(qiáng)度；

（2）試求半徑為r的粒子通過O₂時(shí)的速率；

（3）討論半徑r≠r₀的粒子剛進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ時(shí)向哪個(gè)極板偏轉(zhuǎn)。

命題目的 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的實(shí)際應(yīng)用，突出了理論和實(shí)際的聯(lián)系。高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)特別強(qiáng)調(diào)物理學(xué)與技術(shù)的結(jié)合，新教材力求展示物理學(xué)的應(yīng)用性、實(shí)踐性以及對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的影響。因此聯(lián)系生產(chǎn)、生活、社會(huì)、科技為背景的命題思想將會(huì)更加凸現(xiàn)和強(qiáng)化。

思路分析 (1)設(shè)半徑為r₀的粒子加速后的速度為v₀，則

評(píng)析 新情景的問題，要求考生有較強(qiáng)的應(yīng)變能力、建模能力和遷移能力。本題實(shí)際上就是考查對(duì)速度選擇器的原理的理解。教材上出現(xiàn)的如質(zhì)譜議、回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)、速度選擇器等，要真正理解它們的工作原理。

例2 半導(dǎo)體材料硅中摻砷后成為N型半導(dǎo)體，它的自由電子的濃度大大增加，導(dǎo)電能力也大大增加．一塊N型半導(dǎo)體的樣品的體積為a×b×c，A′、C、A、C′為其四個(gè)側(cè)面，如圖2所示。已知半導(dǎo)體樣品單位體積中參與定向運(yùn)動(dòng)的自由電子數(shù)為n，電阻率為ρ，電子的電荷量為e。將半導(dǎo)體樣品放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向沿z軸正方向，并沿x方向通有電流I。求：

（1）半導(dǎo)體A′A兩個(gè)側(cè)面之間的電壓是多少？

（2）若測(cè)得CC′兩面的電勢(shì)差為U，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？

命題目的 本題是根據(jù)大學(xué)教材中霍耳效應(yīng)的內(nèi)容設(shè)計(jì)的?；舳?yīng)為研究半導(dǎo)體載流子濃度的變化提供了重要的方法。近年來霍耳效應(yīng)已在科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域（如測(cè)量技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等）中開始得到應(yīng)用。主要用途有以下幾方面：測(cè)量磁場(chǎng)；測(cè)量直流或交流電路中的電流和功率；轉(zhuǎn)換信號(hào)等。作為新技術(shù)的應(yīng)用，以此材料為背景命題，試題情景新穎，要求考生具有較強(qiáng)的獲取信息并處理信息的能力，能聯(lián)系中學(xué)實(shí)際構(gòu)建模型，運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)解決新的問題。考生的這種素質(zhì)，是高校選拔人才的需要，也是進(jìn)一步學(xué)習(xí)大學(xué)課程的需要。

思路分析 （1）電流流經(jīng)半導(dǎo)體材料沿x方向的電阻為 R=ρcab

由歐姆定律，知加在A、A′的電壓為

評(píng)析 中學(xué)教材沒有介紹霍耳效應(yīng)，但可用洛倫茲力來解釋。解答所用的物理模型是帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的受力平衡?？疾榈闹R(shí)點(diǎn)是考試大綱所要求的。從試題的立意設(shè)計(jì)看，中學(xué)復(fù)習(xí)中采用的題海戰(zhàn)術(shù)不適用高校的選拔性考試；從試題的知識(shí)要求看，關(guān)注生活、社會(huì)、科技，夯實(shí)基礎(chǔ)，理解知識(shí)的形成過程，掌握學(xué)科體系和知識(shí)結(jié)構(gòu)，理論聯(lián)系實(shí)際，是提高復(fù)習(xí)效益的有效途徑。從試題的能力要求上看，理解能力是其它能力的基礎(chǔ)，獲取信息并處理信息的能力、構(gòu)建物理模型的能力、遷移能力等是考生解決新情景試題必須具備的能力。根據(jù)學(xué)生情況可適當(dāng)拓展提出新的問題：如何測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度？

總之，在高考物理專題復(fù)習(xí)時(shí)，綜合不僅是知識(shí)的綜合，更應(yīng)該要有思想上的綜合。從知識(shí)綜合升華到思想綜合，進(jìn)而形成學(xué)科智慧，這就是專題復(fù)習(xí)的三維目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

［1］石中英等編 教學(xué)設(shè)計(jì)．北京：教育科學(xué)出版社，2001.9 

［2］周中權(quán)等編 物理教學(xué)論．江西：江西教育出版社，1989.9

(欄目編輯陳 潔)

“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文?！?/p>