素質(zhì)教育背景下的高考物理試題背景趨勢(shì)探究

于斌

高中物理是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的學(xué)科，在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活和科技發(fā)展等方面有著廣泛的應(yīng)用.素質(zhì)教育背景下的高中物理教學(xué)根本目的是培養(yǎng)學(xué)生的理論應(yīng)用與實(shí)踐的能力，即能夠?qū)⒕唧w的生活現(xiàn)象轉(zhuǎn)化成物理模型，從而運(yùn)用物理知識(shí)進(jìn)行分析和解決.就近幾年的高考試題發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，越來(lái)越多的試題采用真實(shí)的生產(chǎn)、生活實(shí)際問(wèn)題為試題背景，來(lái)考查學(xué)生的知識(shí)實(shí)際應(yīng)用能力，其主要類(lèi)型有以下方面.

一、物質(zhì)模型的具體化趨勢(shì)

高中物理中的物質(zhì)模型主要是質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、理想氣體、彈性小球、輕質(zhì)彈簧、理想化的勻強(qiáng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)等.學(xué)生在實(shí)際的物理學(xué)習(xí)和探究過(guò)程中，常常接觸這些理想化的物質(zhì)模型，對(duì)其并不陌生，就質(zhì)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，在運(yùn)動(dòng)有關(guān)的問(wèn)題中，學(xué)生也是常常的接觸到，對(duì)一些圓形、正方形、矩形的物體自然而然地看作是質(zhì)點(diǎn).但是對(duì)于生活中的一些具體物體，尤其是一些不規(guī)則的物體，學(xué)生往往會(huì)感到力不從心，這就影響學(xué)生對(duì)問(wèn)題的分析和解答效率.

例1 （2018全國(guó)2卷15題）高空墜物極易對(duì)行人造成傷害.若一個(gè)50g的雞蛋從一居民樓的25層墜下，與地面的碰撞時(shí)間約為2ms，則該雞蛋對(duì)地面產(chǎn)生的沖擊力約為（ ?）

A.10N ?B.102N ?C.103N ?D.104N

分析：本題是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的動(dòng)量計(jì)算試題，將雞蛋看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，通過(guò)動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律求出雞蛋落地的速度即可.但本題以高空墜物為試題背景，研究對(duì)象由學(xué)生所熟悉的小球變?yōu)檎鎸?shí)的“雞蛋”，并從25層高樓拋下，增加了問(wèn)題的真實(shí)性，根據(jù)常識(shí)，樓房一層大約高3米，本題可以看做是質(zhì)點(diǎn)從75米的高度自由落下，對(duì)地面產(chǎn)生的沖擊力為多少？則運(yùn)用動(dòng)能定理可以得出mgh=12mv2，從而求出雞蛋落地的瞬時(shí)速度，最后根據(jù)動(dòng)量定理和牛頓第三定律求出雞蛋對(duì)地面的沖擊力.

二、過(guò)程模型真實(shí)化

高中物理試題會(huì)涉及各種運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，學(xué)生在學(xué)習(xí)和研究中常常涉及的運(yùn)動(dòng)過(guò)程模型有平拋運(yùn)動(dòng)、勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等;物理場(chǎng)強(qiáng)的過(guò)程模型有勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加、減小，電場(chǎng)強(qiáng)度的均勻增加、減小等;理想氣體的狀態(tài)變化有等壓變化、等溫變化、絕熱變化、等容變化等.這些都屬于學(xué)生熟悉的過(guò)程理想模型，大多數(shù)學(xué)生能夠正確地分析和運(yùn)用公式，通過(guò)已知量對(duì)未知量進(jìn)行分析和求解.但這些理想化模型也會(huì)讓學(xué)生的思維僵化，通過(guò)套用方式解決問(wèn)題，一旦試題的場(chǎng)景變了，學(xué)生就會(huì)手足無(wú)措.鑒于此，高中物理教師要結(jié)合真實(shí)的情境提升學(xué)生知識(shí)靈活運(yùn)用的能力，根據(jù)真實(shí)情況進(jìn)行過(guò)程模型的構(gòu)建，從而有效地解決問(wèn)題.

例2 （2018年江蘇卷6題）火車(chē)以60m/s的速率轉(zhuǎn)過(guò)一段彎道，某乘客發(fā)現(xiàn)放在桌面上的指南針在10s內(nèi)勻速轉(zhuǎn)過(guò)了約10°.在此10s時(shí)間內(nèi)，火車(chē)（ ?）.

A.運(yùn)動(dòng)路程為600m

B.加速度為零

C.角速度約為1rad/s

D.轉(zhuǎn)彎半徑約為3.4km

分析：高中物理教材中的各種理想化過(guò)程模型都是從生活中的具體現(xiàn)象抽象得來(lái)的，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用過(guò)程模型的原理解決生活生產(chǎn)中一些實(shí)際問(wèn)題.本題以常見(jiàn)的交通工具火車(chē)為背景，以指南針的偏轉(zhuǎn)角度和過(guò)程為研究對(duì)象，這樣的情境既讓學(xué)生感到熟悉，有探究的欲望，也能激發(fā)學(xué)生的實(shí)際問(wèn)題分析興趣.火車(chē)以60m/s的速率轉(zhuǎn)彎，可以抽象為一個(gè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型，10s內(nèi)通過(guò)的路程為600m，火車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)屬于變速運(yùn)動(dòng)，因此合力不為零，加速度也就不可能為零了.火車(chē)的角速度其實(shí)就是指南針的偏轉(zhuǎn)角速度，指南針的指針在偏轉(zhuǎn)的過(guò)程中同樣做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因此角速度為ω=ΔθΔt，帶入解得為3.14180（rad/s），知道角速度和運(yùn)動(dòng)速度，火車(chē)的運(yùn)動(dòng)半徑也就迎刃而解了.

總而言之，在新課程改革素質(zhì)教育的趨勢(shì)下，不僅要讓學(xué)生能夠運(yùn)用常見(jiàn)的理想化模型進(jìn)行物理問(wèn)題的解決，更要將生產(chǎn)生活中的真實(shí)情境和現(xiàn)象融入到物理教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生能夠?qū)⑹煜さ纳瞵F(xiàn)象抽象成理想化模型，從而提高學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力.真實(shí)的物理現(xiàn)象更具有說(shuō)服力和生命力，在加深學(xué)生理解物理知識(shí)的同時(shí)，能夠有效地促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和探究能力的提升，教師要注重讓學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)進(jìn)行生活實(shí)際問(wèn)題的分析和解答，讓物理問(wèn)題能夠從理想化的模型轉(zhuǎn)化到真實(shí)的生活生產(chǎn)現(xiàn)象中，從而推動(dòng)新課程改革的發(fā)展，提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng).