高考中聯(lián)系實(shí)際物理問題的探討與研究

蔣建福

從近幾年高考物理試題的演變和發(fā)展來看，聯(lián)系實(shí)際的物理問題越來越突出，這體現(xiàn)了高考能力選拔作用。筆者從高考為物理教學(xué)提出了一個(gè)值得深思的問題，聯(lián)系實(shí)際的物理問題的特點(diǎn)和解法和對聯(lián)系實(shí)際物理問題的再認(rèn)識等三個(gè)方面進(jìn)行了探討和研究。

一、高考為物理教學(xué)提出了一個(gè)值得深思的問題

高考把能力考核放在首位，要通過考查知識的運(yùn)用來鑒別考生的能力的高低。解題是學(xué)習(xí)物理的重要環(huán)節(jié)，它對學(xué)生深入理解物理概念和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，并從中汲取廣泛的知識有著不可替代的作用。但通常學(xué)生所接觸到的物理習(xí)題都是被理想化了的問題，如理想模型和理想過程等。這就使相當(dāng)一部分學(xué)生對發(fā)生在身邊的活生生的實(shí)際現(xiàn)象無法做出最簡單、最基本的解釋和說明。雖然做了大量的習(xí)題，但分析和解決問題的能力沒能得到相應(yīng)的提高。近幾年，高考試題中聯(lián)系實(shí)際的物理問題較多，其目的就是引導(dǎo)廣大教師注意理論聯(lián)系實(shí)際，切實(shí)培養(yǎng)和提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知解決實(shí)際問題的能力。

二、聯(lián)系實(shí)際的物理問題的特點(diǎn)和解法

許多聯(lián)系實(shí)際的物理問題的突出特點(diǎn)是信息量、閱讀量都很大，所涉及的物理量也較多，或者物理過程很復(fù)雜，背景材料和解決問題所需要的基本資料混合在一起，沒有給出明確的物理模型，需要考生在大量閱讀的基礎(chǔ)上，從背景材料中篩選出有用的信息，建立理想化的物理模型，明確研究對象和物理過程，用相應(yīng)的物理規(guī)律解決問題，這對學(xué)生的閱讀理解、推理判斷、分析綜合的能力有了更高的要求?，F(xiàn)舉例分析如下。

1.由物理習(xí)題轉(zhuǎn)變成的聯(lián)系實(shí)際的物理問題。

【例1】 （2003年高考理綜25題）自行車燈交流發(fā)電機(jī)線圈匝數(shù)N=800，面積S=20cm2，勻強(qiáng)磁場B=1.0×10-2T，發(fā)電機(jī)摩擦小輪、后車輪、小齒輪（與后車輪共軸）、大齒輪（中軸）半徑分別為r0=1.0cm，R1=35cm，R2=4.0cm，R3=10cm，設(shè)摩擦小輪和后車輪不打滑。現(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動(dòng)，問大齒輪轉(zhuǎn)速ω3多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值等于3.2伏特？

2.通過學(xué)生不了解，不熟悉的物理問題，給出全新的物理背景，要求學(xué)生將不熟悉的聯(lián)系實(shí)際的物理問題與熟悉的物理規(guī)律相聯(lián)系，從大量的背景材料中明確真正需要解決的問題，以已有知識為基礎(chǔ)，通過想象，理解題目所敘述的全新物理圖景，分析和認(rèn)識全新物理過程所遵循的規(guī)律，建立理想化的模型，用已有的知識和方法解決新問題。

【例2】 （1999年上海高考題）天文觀測表明，幾乎所有遠(yuǎn)處的恒星（或星系）都在以各自的速度背離我們而運(yùn)動(dòng)。離我們越遠(yuǎn)的星體，退行速度越大，也就是說，宇宙在膨脹。不同星體的退行速度，和它們離我們的距離成正比，即v=Hr，式中H為一常量，稱為哈勃常數(shù)，已由天文觀察測定。為解釋上述現(xiàn)象，有人提出一種理論，認(rèn)為宇宙是從一個(gè)大爆炸的火球開始形成的。假設(shè)大爆炸后，各星體即以不同的速度向外勻速運(yùn)動(dòng)，并設(shè)想我們就位于其中心，則速度越大的星體現(xiàn)在離我們越遠(yuǎn)。這一結(jié)果與上述天文觀測一致。

由上述理論和天文觀測結(jié)果，可估算宇宙年齡T，其計(jì)算式是T= 。根據(jù)近期觀測，哈勃常數(shù)H=3×10-2米/（秒·光年），其中光年是光在一年中行進(jìn)的距離，由此估算宇宙的年齡約為 年。

3.以已有知識為基礎(chǔ)，給出未知的、全新的物理知識，讓考生當(dāng)場學(xué)會新知識，并結(jié)合舊知識，分析新問題。

【例3】 （2000年上海高考題）閱讀如下資料并回答問題：

自然界的物體由于具有一定的溫度，會不斷向外輻射電磁波，這種輻射因與溫度有關(guān)，稱為熱輻射。熱輻射具有如下特點(diǎn)：（1）輻射的能量包含各種波長的電磁波；（2）物體溫度越高，單位時(shí)間從物體表面單位面積上輻射出的能量（可稱為能流密度）越大；（3）在輻射的總能量中，各種波長所占的百分比不同。

處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時(shí)，也要吸收由其他物體輻射的電磁能量，如果物理處于平衡狀態(tài)，則能量保持不變。若不考慮物體表面性質(zhì)對輻射與吸收的影響，我們定義一種理想的物體，它能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體。黑體能流密度與其絕對溫度的四次方成正比：P0=σT4，其中常量σ=5.67×10-8w/（m2·K4）。

在下面的問題中，把研究對象簡單地看作黑體。已知太陽半徑Rs=6.96×108m，太陽表面溫度Ts=5.77×103K，火星半徑R=3.395×106m，火星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑r=400Rs

（1）太陽輻射能量的大多數(shù)集中在波長為2×10-7m～1×10-5m范圍內(nèi)，求相應(yīng)的頻率范圍。

（2）每小時(shí)從太陽表面輻射的總能量為多少？

（3）火星受到來自太陽的輻射可以認(rèn)為垂直射到面積為πR2的圓盤上，忽略其他天體及宇宙空間的輻射，試估算火星的平均溫度。

三、對聯(lián)系實(shí)際物理問題的反思

1.物理教學(xué)的目的是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的能力，以往的教學(xué)往往只注重知識的傳授，常進(jìn)行大量習(xí)題訓(xùn)練，很少歸納總結(jié)所學(xué)的知識和方法，也很少聯(lián)系實(shí)際，利用所學(xué)物理知識分析解決生活中的實(shí)際問題，結(jié)果學(xué)生只會套用死板模式和方法解題，沒有深入理解物理的概念規(guī)律和方法。而引導(dǎo)學(xué)生分析解決聯(lián)系實(shí)際的物理問題，更多地接觸有實(shí)際背景的新問題，是解決教學(xué)中上述問題的有效方法之一。

2.從研究物理學(xué)的思路和方法來認(rèn)識物理教學(xué)。物理學(xué)中許多基本理論和基本規(guī)律的建立，都是以某些能夠反映事物或運(yùn)動(dòng)過程的本質(zhì)特征的理想模型為基礎(chǔ)的。平時(shí)我們僅僅做理想化了的物理習(xí)題，無法體會和理解，如何從大量繁雜的因素中，剔除非本質(zhì)的因素，建立理想模型。通過分析解決聯(lián)系實(shí)際的物理問題，認(rèn)識、體會、理解建立物理模型的思路和方法，是中學(xué)生研究性學(xué)習(xí)過程中應(yīng)該努力達(dá)到的目標(biāo)。

總之，物理教學(xué)的本質(zhì)應(yīng)該是思路、方法和能力的培養(yǎng)，結(jié)合實(shí)際問題進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)無疑是值得努力探討的。

（責(zé)任編輯 易志毅）endprint

從近幾年高考物理試題的演變和發(fā)展來看，聯(lián)系實(shí)際的物理問題越來越突出，這體現(xiàn)了高考能力選拔作用。筆者從高考為物理教學(xué)提出了一個(gè)值得深思的問題，聯(lián)系實(shí)際的物理問題的特點(diǎn)和解法和對聯(lián)系實(shí)際物理問題的再認(rèn)識等三個(gè)方面進(jìn)行了探討和研究。

一、高考為物理教學(xué)提出了一個(gè)值得深思的問題

高考把能力考核放在首位，要通過考查知識的運(yùn)用來鑒別考生的能力的高低。解題是學(xué)習(xí)物理的重要環(huán)節(jié)，它對學(xué)生深入理解物理概念和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，并從中汲取廣泛的知識有著不可替代的作用。但通常學(xué)生所接觸到的物理習(xí)題都是被理想化了的問題，如理想模型和理想過程等。這就使相當(dāng)一部分學(xué)生對發(fā)生在身邊的活生生的實(shí)際現(xiàn)象無法做出最簡單、最基本的解釋和說明。雖然做了大量的習(xí)題，但分析和解決問題的能力沒能得到相應(yīng)的提高。近幾年，高考試題中聯(lián)系實(shí)際的物理問題較多，其目的就是引導(dǎo)廣大教師注意理論聯(lián)系實(shí)際，切實(shí)培養(yǎng)和提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知解決實(shí)際問題的能力。

二、聯(lián)系實(shí)際的物理問題的特點(diǎn)和解法

許多聯(lián)系實(shí)際的物理問題的突出特點(diǎn)是信息量、閱讀量都很大，所涉及的物理量也較多，或者物理過程很復(fù)雜，背景材料和解決問題所需要的基本資料混合在一起，沒有給出明確的物理模型，需要考生在大量閱讀的基礎(chǔ)上，從背景材料中篩選出有用的信息，建立理想化的物理模型，明確研究對象和物理過程，用相應(yīng)的物理規(guī)律解決問題，這對學(xué)生的閱讀理解、推理判斷、分析綜合的能力有了更高的要求?，F(xiàn)舉例分析如下。

1.由物理習(xí)題轉(zhuǎn)變成的聯(lián)系實(shí)際的物理問題。

【例1】 （2003年高考理綜25題）自行車燈交流發(fā)電機(jī)線圈匝數(shù)N=800，面積S=20cm2，勻強(qiáng)磁場B=1.0×10-2T，發(fā)電機(jī)摩擦小輪、后車輪、小齒輪（與后車輪共軸）、大齒輪（中軸）半徑分別為r0=1.0cm，R1=35cm，R2=4.0cm，R3=10cm，設(shè)摩擦小輪和后車輪不打滑?，F(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動(dòng)，問大齒輪轉(zhuǎn)速ω3多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值等于3.2伏特？

2.通過學(xué)生不了解，不熟悉的物理問題，給出全新的物理背景，要求學(xué)生將不熟悉的聯(lián)系實(shí)際的物理問題與熟悉的物理規(guī)律相聯(lián)系，從大量的背景材料中明確真正需要解決的問題，以已有知識為基礎(chǔ)，通過想象，理解題目所敘述的全新物理圖景，分析和認(rèn)識全新物理過程所遵循的規(guī)律，建立理想化的模型，用已有的知識和方法解決新問題。

【例2】 （1999年上海高考題）天文觀測表明，幾乎所有遠(yuǎn)處的恒星（或星系）都在以各自的速度背離我們而運(yùn)動(dòng)。離我們越遠(yuǎn)的星體，退行速度越大，也就是說，宇宙在膨脹。不同星體的退行速度，和它們離我們的距離成正比，即v=Hr，式中H為一常量，稱為哈勃常數(shù)，已由天文觀察測定。為解釋上述現(xiàn)象，有人提出一種理論，認(rèn)為宇宙是從一個(gè)大爆炸的火球開始形成的。假設(shè)大爆炸后，各星體即以不同的速度向外勻速運(yùn)動(dòng)，并設(shè)想我們就位于其中心，則速度越大的星體現(xiàn)在離我們越遠(yuǎn)。這一結(jié)果與上述天文觀測一致。

由上述理論和天文觀測結(jié)果，可估算宇宙年齡T，其計(jì)算式是T= 。根據(jù)近期觀測，哈勃常數(shù)H=3×10-2米/（秒·光年），其中光年是光在一年中行進(jìn)的距離，由此估算宇宙的年齡約為 年。

3.以已有知識為基礎(chǔ)，給出未知的、全新的物理知識，讓考生當(dāng)場學(xué)會新知識，并結(jié)合舊知識，分析新問題。

【例3】 （2000年上海高考題）閱讀如下資料并回答問題：

自然界的物體由于具有一定的溫度，會不斷向外輻射電磁波，這種輻射因與溫度有關(guān)，稱為熱輻射。熱輻射具有如下特點(diǎn)：（1）輻射的能量包含各種波長的電磁波；（2）物體溫度越高，單位時(shí)間從物體表面單位面積上輻射出的能量（可稱為能流密度）越大；（3）在輻射的總能量中，各種波長所占的百分比不同。

處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時(shí)，也要吸收由其他物體輻射的電磁能量，如果物理處于平衡狀態(tài)，則能量保持不變。若不考慮物體表面性質(zhì)對輻射與吸收的影響，我們定義一種理想的物體，它能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體。黑體能流密度與其絕對溫度的四次方成正比：P0=σT4，其中常量σ=5.67×10-8w/（m2·K4）。

在下面的問題中，把研究對象簡單地看作黑體。已知太陽半徑Rs=6.96×108m，太陽表面溫度Ts=5.77×103K，火星半徑R=3.395×106m，火星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑r=400Rs

（1）太陽輻射能量的大多數(shù)集中在波長為2×10-7m～1×10-5m范圍內(nèi)，求相應(yīng)的頻率范圍。

（2）每小時(shí)從太陽表面輻射的總能量為多少？

（3）火星受到來自太陽的輻射可以認(rèn)為垂直射到面積為πR2的圓盤上，忽略其他天體及宇宙空間的輻射，試估算火星的平均溫度。

三、對聯(lián)系實(shí)際物理問題的反思

1.物理教學(xué)的目的是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的能力，以往的教學(xué)往往只注重知識的傳授，常進(jìn)行大量習(xí)題訓(xùn)練，很少歸納總結(jié)所學(xué)的知識和方法，也很少聯(lián)系實(shí)際，利用所學(xué)物理知識分析解決生活中的實(shí)際問題，結(jié)果學(xué)生只會套用死板模式和方法解題，沒有深入理解物理的概念規(guī)律和方法。而引導(dǎo)學(xué)生分析解決聯(lián)系實(shí)際的物理問題，更多地接觸有實(shí)際背景的新問題，是解決教學(xué)中上述問題的有效方法之一。

2.從研究物理學(xué)的思路和方法來認(rèn)識物理教學(xué)。物理學(xué)中許多基本理論和基本規(guī)律的建立，都是以某些能夠反映事物或運(yùn)動(dòng)過程的本質(zhì)特征的理想模型為基礎(chǔ)的。平時(shí)我們僅僅做理想化了的物理習(xí)題，無法體會和理解，如何從大量繁雜的因素中，剔除非本質(zhì)的因素，建立理想模型。通過分析解決聯(lián)系實(shí)際的物理問題，認(rèn)識、體會、理解建立物理模型的思路和方法，是中學(xué)生研究性學(xué)習(xí)過程中應(yīng)該努力達(dá)到的目標(biāo)。

總之，物理教學(xué)的本質(zhì)應(yīng)該是思路、方法和能力的培養(yǎng)，結(jié)合實(shí)際問題進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)無疑是值得努力探討的。

（責(zé)任編輯 易志毅）endprint

從近幾年高考物理試題的演變和發(fā)展來看，聯(lián)系實(shí)際的物理問題越來越突出，這體現(xiàn)了高考能力選拔作用。筆者從高考為物理教學(xué)提出了一個(gè)值得深思的問題，聯(lián)系實(shí)際的物理問題的特點(diǎn)和解法和對聯(lián)系實(shí)際物理問題的再認(rèn)識等三個(gè)方面進(jìn)行了探討和研究。

一、高考為物理教學(xué)提出了一個(gè)值得深思的問題

高考把能力考核放在首位，要通過考查知識的運(yùn)用來鑒別考生的能力的高低。解題是學(xué)習(xí)物理的重要環(huán)節(jié)，它對學(xué)生深入理解物理概念和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，并從中汲取廣泛的知識有著不可替代的作用。但通常學(xué)生所接觸到的物理習(xí)題都是被理想化了的問題，如理想模型和理想過程等。這就使相當(dāng)一部分學(xué)生對發(fā)生在身邊的活生生的實(shí)際現(xiàn)象無法做出最簡單、最基本的解釋和說明。雖然做了大量的習(xí)題，但分析和解決問題的能力沒能得到相應(yīng)的提高。近幾年，高考試題中聯(lián)系實(shí)際的物理問題較多，其目的就是引導(dǎo)廣大教師注意理論聯(lián)系實(shí)際，切實(shí)培養(yǎng)和提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知解決實(shí)際問題的能力。

二、聯(lián)系實(shí)際的物理問題的特點(diǎn)和解法

許多聯(lián)系實(shí)際的物理問題的突出特點(diǎn)是信息量、閱讀量都很大，所涉及的物理量也較多，或者物理過程很復(fù)雜，背景材料和解決問題所需要的基本資料混合在一起，沒有給出明確的物理模型，需要考生在大量閱讀的基礎(chǔ)上，從背景材料中篩選出有用的信息，建立理想化的物理模型，明確研究對象和物理過程，用相應(yīng)的物理規(guī)律解決問題，這對學(xué)生的閱讀理解、推理判斷、分析綜合的能力有了更高的要求?，F(xiàn)舉例分析如下。

1.由物理習(xí)題轉(zhuǎn)變成的聯(lián)系實(shí)際的物理問題。

【例1】 （2003年高考理綜25題）自行車燈交流發(fā)電機(jī)線圈匝數(shù)N=800，面積S=20cm2，勻強(qiáng)磁場B=1.0×10-2T，發(fā)電機(jī)摩擦小輪、后車輪、小齒輪（與后車輪共軸）、大齒輪（中軸）半徑分別為r0=1.0cm，R1=35cm，R2=4.0cm，R3=10cm，設(shè)摩擦小輪和后車輪不打滑?，F(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動(dòng)，問大齒輪轉(zhuǎn)速ω3多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值等于3.2伏特？

2.通過學(xué)生不了解，不熟悉的物理問題，給出全新的物理背景，要求學(xué)生將不熟悉的聯(lián)系實(shí)際的物理問題與熟悉的物理規(guī)律相聯(lián)系，從大量的背景材料中明確真正需要解決的問題，以已有知識為基礎(chǔ)，通過想象，理解題目所敘述的全新物理圖景，分析和認(rèn)識全新物理過程所遵循的規(guī)律，建立理想化的模型，用已有的知識和方法解決新問題。

【例2】 （1999年上海高考題）天文觀測表明，幾乎所有遠(yuǎn)處的恒星（或星系）都在以各自的速度背離我們而運(yùn)動(dòng)。離我們越遠(yuǎn)的星體，退行速度越大，也就是說，宇宙在膨脹。不同星體的退行速度，和它們離我們的距離成正比，即v=Hr，式中H為一常量，稱為哈勃常數(shù)，已由天文觀察測定。為解釋上述現(xiàn)象，有人提出一種理論，認(rèn)為宇宙是從一個(gè)大爆炸的火球開始形成的。假設(shè)大爆炸后，各星體即以不同的速度向外勻速運(yùn)動(dòng)，并設(shè)想我們就位于其中心，則速度越大的星體現(xiàn)在離我們越遠(yuǎn)。這一結(jié)果與上述天文觀測一致。

由上述理論和天文觀測結(jié)果，可估算宇宙年齡T，其計(jì)算式是T= 。根據(jù)近期觀測，哈勃常數(shù)H=3×10-2米/（秒·光年），其中光年是光在一年中行進(jìn)的距離，由此估算宇宙的年齡約為 年。

3.以已有知識為基礎(chǔ)，給出未知的、全新的物理知識，讓考生當(dāng)場學(xué)會新知識，并結(jié)合舊知識，分析新問題。

【例3】 （2000年上海高考題）閱讀如下資料并回答問題：

自然界的物體由于具有一定的溫度，會不斷向外輻射電磁波，這種輻射因與溫度有關(guān)，稱為熱輻射。熱輻射具有如下特點(diǎn)：（1）輻射的能量包含各種波長的電磁波；（2）物體溫度越高，單位時(shí)間從物體表面單位面積上輻射出的能量（可稱為能流密度）越大；（3）在輻射的總能量中，各種波長所占的百分比不同。

處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時(shí)，也要吸收由其他物體輻射的電磁能量，如果物理處于平衡狀態(tài)，則能量保持不變。若不考慮物體表面性質(zhì)對輻射與吸收的影響，我們定義一種理想的物體，它能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體。黑體能流密度與其絕對溫度的四次方成正比：P0=σT4，其中常量σ=5.67×10-8w/（m2·K4）。

在下面的問題中，把研究對象簡單地看作黑體。已知太陽半徑Rs=6.96×108m，太陽表面溫度Ts=5.77×103K，火星半徑R=3.395×106m，火星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑r=400Rs

（1）太陽輻射能量的大多數(shù)集中在波長為2×10-7m～1×10-5m范圍內(nèi)，求相應(yīng)的頻率范圍。

（2）每小時(shí)從太陽表面輻射的總能量為多少？

（3）火星受到來自太陽的輻射可以認(rèn)為垂直射到面積為πR2的圓盤上，忽略其他天體及宇宙空間的輻射，試估算火星的平均溫度。

三、對聯(lián)系實(shí)際物理問題的反思

1.物理教學(xué)的目的是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的能力，以往的教學(xué)往往只注重知識的傳授，常進(jìn)行大量習(xí)題訓(xùn)練，很少歸納總結(jié)所學(xué)的知識和方法，也很少聯(lián)系實(shí)際，利用所學(xué)物理知識分析解決生活中的實(shí)際問題，結(jié)果學(xué)生只會套用死板模式和方法解題，沒有深入理解物理的概念規(guī)律和方法。而引導(dǎo)學(xué)生分析解決聯(lián)系實(shí)際的物理問題，更多地接觸有實(shí)際背景的新問題，是解決教學(xué)中上述問題的有效方法之一。

2.從研究物理學(xué)的思路和方法來認(rèn)識物理教學(xué)。物理學(xué)中許多基本理論和基本規(guī)律的建立，都是以某些能夠反映事物或運(yùn)動(dòng)過程的本質(zhì)特征的理想模型為基礎(chǔ)的。平時(shí)我們僅僅做理想化了的物理習(xí)題，無法體會和理解，如何從大量繁雜的因素中，剔除非本質(zhì)的因素，建立理想模型。通過分析解決聯(lián)系實(shí)際的物理問題，認(rèn)識、體會、理解建立物理模型的思路和方法，是中學(xué)生研究性學(xué)習(xí)過程中應(yīng)該努力達(dá)到的目標(biāo)。

總之，物理教學(xué)的本質(zhì)應(yīng)該是思路、方法和能力的培養(yǎng)，結(jié)合實(shí)際問題進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)無疑是值得努力探討的。

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