一道中考材料信息題的解析及啟示

洪從兵

（鹽城市毓龍路實驗學校，江蘇 鹽城 224001）

2014年江蘇省鹽城市中考物理試卷的壓軸題仍為材料信息題.這道題情景新、知識活、能力要求高，以日常生活中學生熟悉的電動自行車為背景創(chuàng)設(shè)物理情景，要求學生通過閱讀、理解、思考和分析篩選出相關(guān)的信息，把實際問題抽象為物理問題，建立物理模型，然后利用題干中的相關(guān)信息去解決問題.這道題能較好地考查學生的讀題審題能力，獲取、分析、處理和利用信息的能力，應(yīng)用物理知識分析與解決問題的能力以及對新知識的加工與遷移能力.由于平時教學中對這方面的重視不夠，學生的得分率相對較低.下面將筆者對這道題的解析和思考與大家一起分享，期望對材料信息題的教學能起到一定的作用.

1 試題解析

原題.（2014年江蘇鹽城卷第27題）閱讀短文，回答問題：

電動自行車是如何調(diào)速的

常用電動自行車調(diào)速系統(tǒng)主要由磁鐵、霍爾傳感器、控制器和開關(guān)S 4部分組成.

霍爾傳感器是將磁信號轉(zhuǎn)變成電信號的裝置，它產(chǎn)生的電壓U0隨磁場增強而增大.在轉(zhuǎn)動電動自行車手柄旋轉(zhuǎn)套時，旋轉(zhuǎn)套中磁鐵與固定在手柄中的霍爾傳感器的距離發(fā)生改變，使U0發(fā)生變化.

控制器的作用是將自身產(chǎn)生的電壓U1與霍爾傳感器的電壓U0比較后，輸出控制電壓US，控制開關(guān)S的通斷，當U1＜U0時，US＝1V，圖1中開關(guān)S閉合；U1＞U0時，US＝0，S斷開.

電動自行車正常行駛時，U1的大小隨時間周期性變化，如圖2所示，控制器輸出的US使開關(guān)S交替通斷，每min約1萬次.U0不同，每次開關(guān)S閉合與斷開時間的比值就不同.電動機的轉(zhuǎn)速與每次S閉合與斷開時間的比值相對應(yīng).

圖1

圖2

（1）控制電壓US＝1V時，電動機中______（有/無）電流通過.

（2）如圖3所示，將霍爾傳感器從條形磁鐵的S極附近水平移動到N極附近.在此過程中，霍爾傳感器產(chǎn)生電壓的變化情況是_________.

圖3

（3）U1的變化周期T約為___ .

（A）6×10－6s. （B）6×10－3s.

（C）6×10－2s. （D）6×10－1s.

（4）圖4中折線A和直線B分別是U1和U0隨時間變化的關(guān)系圖線.在圖5中畫出US隨時間變化的關(guān)系圖線.

圖4

圖5

（5）電動自行車在行駛過程中，轉(zhuǎn)動手柄旋轉(zhuǎn)套后，車速增大，與轉(zhuǎn)動前相比，下列判斷正確的是________.

（A）霍爾傳感器產(chǎn)生的電壓U0減小.

（B）磁鐵與霍爾傳感器的距離減小.

（C）每次S閉合與斷開時間之比變小.

（D）每次S閉合與斷開時間之和變大.

解析：本題以電動自行車為載體，要求學生有較強的閱讀分析能力.通過閱讀短文和對題中圖像的分析，考查學生閱讀分析能力、獲取信息能力、分析判斷能力、分析及繪制圖像能力、科學推理能力等.設(shè)計的幾個問題層層遞進，梯度明顯，通過全新的情景，真正考查了學生的綜合能力和物理素養(yǎng)，是一道能力立意，很有價值的壓軸題.

第（1）、（2）問比較簡單，屬于容易題，重點考查學生通過閱讀提取有效信息的能力.第（1）問考查學生是否理解“控制電壓”的問題，可直接選擇試題中給出的相關(guān)信息“US＝1V，圖1中開關(guān)S閉合”，判斷出US＝1V時，開關(guān)處于閉合狀態(tài)，即電動機工作，電動機中有電流通過.第（2）問考查“霍爾傳感器”的原理及條形磁鐵周圍磁場強度的分布情況，可選擇試題中給出的相關(guān)信息“霍爾傳感器是將磁信號轉(zhuǎn)變成電信號的裝置，它產(chǎn)生的電壓U0隨磁場增強而增大”，再根據(jù)霍爾傳感器從條形磁鐵的S極附近水平移動到N極附近過程中，磁場由強變?nèi)踉僮儚姷那闆r，分析判斷出霍爾傳感器產(chǎn)生電壓U0變化情況是先減小后增大.

本題的難點在第（4）、（5）問，學生得分率較低.第（4）問重點考查學生通過閱讀提取有效信息的能力、分析判斷能力和分析及繪制圖像能力.可根據(jù)試題中給出的“當U1＜U0時，US＝1V，圖1中開關(guān)S閉合；U1＞U0時，US＝0，S斷開”信息.再根據(jù)所給的圖4分析比較U1與U0的大小關(guān)系，判斷出在0～t1、t2～t3、t4～t5、t6～3T內(nèi)U1＜U0，US＝1V，在t1～t2、t3～t4、t5～t6內(nèi)U1＞U0，US＝0.即可在圖5中即可畫出US隨時間變化的關(guān)系圖線.第（5）問重點考查學生通過閱讀提取有效信息的能力、分析判斷能力和科學推理能力.這一問的另一個難點在于考查學生逆向思維的能力和知識的遷移能力.學生要根據(jù)車速增大反過來分析思考具體原因并作出判斷.在解題時可采取以下步驟：第1步，先判斷每次S閉合與斷開時間之和為1個周期，是一個定值，所以（D）選項錯誤.第2步，根據(jù)“電動機的轉(zhuǎn)速與每次S閉合與斷開時間的比值相對應(yīng)”可知，電動機通電時間與斷開時間的比值越大轉(zhuǎn)速越快，車速越大，所以（C）選項錯誤.第3步，根據(jù)圖像4可知，如果U0減小時，圖像4中的直線B下移，U1＜U0的時間變短，US＝1V的時間變短，即通電時間變短，根據(jù)第2步的分析可知車速變慢，所以（A）選項錯誤.這一步中車速的變化與U0的變化關(guān)系是隱含在信息中的，學生不容易發(fā)現(xiàn)，不少學生對（A）選項無法進行分析，導(dǎo)致選擇錯誤而失分.第4步，由第3步分析可知要使車速增大，U0要增大.再根據(jù)“霍爾傳感器是將磁信號轉(zhuǎn)變成電信號的裝置，它產(chǎn)生的電壓U0隨磁場增強而增大”可知，磁場應(yīng)增強，磁鐵與霍爾傳感器的距離要減小，所以（B）選項正確.

答案：（1）有；（2）先減小后增大；（3）（B）；（4）如圖6所示；（5）（B）.

圖6

2 教學啟示

從試題的解析過程可以看出，材料信息題的特點是“題在書外、理在書中”，無論材料情境有多新，起點有多高，但落點一定在教材的基礎(chǔ)知識中.為使學生順利解答并獲得較好的成績，這就要求教師在教學中關(guān)注科技，聯(lián)系實際，拓寬視野，增加學生的課外閱讀量，留意現(xiàn)實生活中的物理問題，活化物理基本知識，注重學生素質(zhì)和能力的培養(yǎng).

2.1 加強引導(dǎo)，樹立學生解題的信心

材料信息題雖然難度較大，有很好的區(qū)分度，但也有明顯的梯度.前面的幾個問題往往都是比較容易的，只要學生有一定的耐心，從所給材料中篩選出相關(guān)信息，稍加分析便可順利求解出正確答案.所以一定要鼓勵學生樹立信心，大膽動筆，爭取拿到適當?shù)姆謹?shù).

2.2 拓寬視野，關(guān)注科技與日常生活

材料信息題一般來說材料背景都比較新穎，是以人類生產(chǎn)實踐、生活實際、科技熱點中的某個問題或事件為情景提供一些信息，在平時的練習中基本不可能見過原題的模型.如果學生平時沒有或很少接觸這類新穎的素材，進入考場見到這樣的習題自然而然地就會緊張，感覺無從下手.所以平時的教學中要有意識地拓寬學生的視野，關(guān)注一些科技前沿信息，關(guān)注日常生活，幫助學生從這些材料中提取信息，建立物理模型.這樣學生再解答材料信息題時，盡管材料信息是新穎的，但學生具備了一定的經(jīng)驗，就能夠分析提取信息，建立模型，進而解決問題.

2.3 注意訓練，指導(dǎo)解題方法與策略

材料信息題文字量大，涉及內(nèi)容廣泛，所提供的信息有的與需要解答的問題有關(guān).有的是多余的，有的又是隱蔽的.因此，在平時的教學中要加強此類習題的訓練，要有意識地對學生進行專項訓練，指導(dǎo)解題方法與策略，培養(yǎng)學生閱讀能力、信息提取和加工能力、建模能力、分析推理能力、知識遷移能力、解決實際問題能力等.從這道材料信息題的解析可以總結(jié)出求解此類習題的基本方法.

（1）泛讀信息.通過閱讀了解題目提供材料的主要內(nèi)容，如試題中的電動機調(diào)速系統(tǒng)的組成、霍爾傳感器的原理、控制器的作用及電動機的調(diào)速的方法等，還要了解試題考查的幾個問題，并分析它可能與哪些物理知識相關(guān)聯(lián)，為解決具體問題做好基礎(chǔ)性工作.

（2）精讀信息.仔細閱讀所提供的信息，有些地方要詳讀、反復(fù)讀，通過閱讀把題目中的背景抽去，丟棄與問題無關(guān)的干擾信息，解決基礎(chǔ)性問題.具體地講，就是針對題目所設(shè)問題從材料中篩選出相關(guān)信息，從試題的解析過程可以發(fā)現(xiàn)，試題的前兩個問題就和材料中的某一句信息直接相關(guān)，只要找準相關(guān)信息，理解相關(guān)信息的內(nèi)涵，基礎(chǔ)性問題就很容易解決.

（3）分析信息.對于一些綜合性問題的求解，首先要提煉出物理模型，再對相關(guān)的一處或幾處信息進行綜合分析、判斷和推理，并將學習過的方法遷移過來，就能解決問題.例如試題中的后3個問題，首先需要學生提取有效信息，分析出隱含條件，建立模型，再針對具體問題利用所學知識進行分類求解.