值得關注的高考物理試題的新視角

徐海龍

(溫州市第二外國語學校　浙江 溫州　325000)

錢呈祥

(永嘉縣上塘中學　浙江 溫州　325100)

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值得關注的高考物理試題的新視角

徐海龍

(溫州市第二外國語學校浙江 溫州325000)

錢呈祥

(永嘉縣上塘中學浙江 溫州325100)

提出并分析了近年來高考物理試題某些新動向，值得關注.

高考物理試題新視角值得關注

牛頓曾經(jīng)說過,“如果我看得比別人更遠些，那是因為我站在巨人的肩膀上”.那么，作為一名中學物理教師，要想引領學生走得更遠，就一定要跟隨時代前進，要站得高、看得遠，要不斷地擴充自己的知識領域，更要有前瞻性，看問題要更深刻.而大學物理中不僅包括物理學的基本知識，而且包括物理學的思想體系、研究方法等更深層次的東西.因此，中學物理教師必須站在大學物理的高度來指導中學物理教學.從一個新的視角觀察：近幾年，高考物理的個別試題有一種考查大學物理思維方法的傾向，下面舉例說明之.

【例1】(2015年高考廣東卷第13題)甲、乙兩人同時同地出發(fā)騎自行車做直線運動，前1h內的位移-時間圖像如圖1所示.下列表述正確的是

A．0.2～0.5h內，甲的加速度比乙的大

B．0.2～0.5h內，甲的速度比乙的大

C．0.6～0.8h內，甲的位移比乙的小

D．0.8h內，甲、乙騎行的路程相等

圖1

解析：該題圖像為位移-時間圖像，圖像斜率大小代表速度大小，下面分析各段甲、乙的運動情況.0～0.2h內均做勻速直線運動，速度相等，加速度均為零;在0.2～0.5h內做勻速直線運動，甲的速度大于乙的速度，加速度均為零,選項A錯誤，選項B正確；在0.5～0.6h內均靜止;在0.6～0.8h內均做勻速直線運動，但甲的速度大于乙的速度，加速度均為零，甲的位移是-5km，大小是5km,乙的位移是-3km，大小為3km，選項C錯誤；整個0.8h內，甲的路程是15km,乙的路程是11km, 選項D錯誤.其中A選項，是比較甲和乙的加速度，只要將甲和乙在0.2～0.5h內的直線方程求一階導數(shù)，就得到甲和乙的速度是兩個不同的定值，求二階導數(shù)，就得到加速度都是零，可見，甲和乙的加速度是一樣的.

【例2】(2015年高考廣東卷第14題)如圖2所示，帆板在海面上以速度v朝正西方向運動，帆船以速度v朝正北方向航行，以帆板為參照物

A．帆船朝正東方向航行，速度大小為v

B．帆船朝正西方向航行，速度大小為v

解析：此題考查相對速度以及不同參考系中速度轉換.以帆板為參照物，求此參考系中帆船的速度，就是求解帆船相對帆板的速度，由圖3所示，可得

v船對板= v船對地+ v地對板= v船對地+(-v板對地)

圖2

圖3

【例3】(2015年高考新課標Ⅱ卷第21題)如圖4所示，滑塊a和b的質量均為m，a套在固定直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上，a，b通過鉸鏈用剛性輕桿連接.不計摩擦，a，b 可視為質點，重力加速度大小為g.則

A.a落地前，輕桿對b一直做正功

C.a下落過程中，其加速度大小始終不大于g

D.a落地前，當a的機械能最小時，b對地面的壓力大小為mg

圖4

圖5

【例5】(2015年高考江蘇卷第8題)兩個相同的負電荷和一個正電荷附近的電場線分布如圖6所示，c是兩負電荷連線的中點，d點在正電荷的正上方，c，d到正電荷的距離相等，則

A．a(chǎn)點的電場強度比b點的大

B．a(chǎn)點的電勢比b點的高

C．c點的電場強度比d點的大

D．c點的電勢比d點的低

圖6

解析：由圖知，a點處的電場線比b點處的電場線密集，c點處的電場線比d點處的電場線密集，所以選項A，C正確；過a點畫等勢線，與b點所在電場線的交點在b點沿電場線的方向上，所以b點的電勢高于a點的電勢，故B錯誤；同理可得d點的電勢高于c點的電勢，故D正確.這個題目中，比較c點和d點的電勢高低，也可以根據(jù)電勢的疊加原理來判斷，正電荷跟c點和d點的距離相等，產(chǎn)生的電勢相等，兩個負電荷與c點的距離比d點近，在c點產(chǎn)生的電勢也比較低，所以，根據(jù)疊加原理，可知c點的電勢比d點的低.電場的疊加原理是大學《電磁學》要求的知識點.

【例6】(2014年高考江蘇物理卷第4題)如圖7所示，一圓環(huán)上均勻分布著正電荷，x軸垂直于環(huán)面且過圓心O. 下列關于x軸上的電場強度和電勢的說法中正確的是

A．O點的電場強度為零，電勢最低

B．O點的電場強度為零，電勢最高

C．從O點沿x軸正方向，電場強度減小，電勢升高

D．從O點沿x軸正方向，電場強度增大，電勢降低

圖7

解析：O點合場強為零，在O點右側每一點合場強方向向右，在O點左側每一點合場強方向向左，沿電場方向電勢降低，所以O點電勢最高，選項B正確,A,C,D錯誤.圓環(huán)上均勻分布著正電荷，其中心軸上電場強度的計算，采用微元法，是大學《電磁學》教材上的例題.

【例7】( 2013年高考新課標Ⅰ卷第15題)如圖8，一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a，b，d3個點，a和b,b和c,c和d間的距離均為R，在a點處有一電荷量為q(q>0)的固定點電荷.已知b點處的場強為零，則d點處場強的大小為(k為靜電力常量)

圖8

圖9

圖10

圖11

解析：無窮大帶電平板其周圍電場可以等效為勻強電場，切除的圓板如果r趨于零，則場強應為恒定值，比較各選項可得A項正確.該題目的解法涉及電場的疊加原理，這是大學《電磁學》要求的知識點.

【例10】(2010年高考福建理綜卷第18題)物理學中有些問題的結論不一定必須通過計算才能驗證，有時只需通過一定的分析就可以判斷結論是否正確.如圖12所示為兩個彼此平行且共軸的半徑分別為R1和R2的圓環(huán)，兩圓環(huán)上的電荷量均為q(q>0)，而且電荷均勻分布.兩圓環(huán)的圓心O1和O2相距為2a，連線的中點為O，軸線上的A點在O點右側與O點相距為r(r

圖12

解析：本題考查了物理學方法的使用，利用等效法、特殊值法和微元法綜合分析比較方便.當r=0時，A點位于連線的中點O處，兩個帶電圓環(huán)均可以等效成位于圓心處的點電荷，根據(jù)場強的疊加容易知道，此時總場強為零，將r=0代入各選項，可排除A，B選項.

當r=a時，A點位于圓心O2處，帶電圓環(huán)O2由于對稱性，在A點的電場為零，根據(jù)微元法可以求得此時的總場強為

將r=a代入C，D選項，可排除C選項.該題目的圓環(huán)上均勻分布著正電荷，其中心軸上電場強度的計算采用微元法，是大學《電磁學》教材上的例題.

小結：這就是近幾年高考新出現(xiàn)的一類題目，要求考生注意領會大學物理的相關物理思想方法.毫無疑問，這些試題都凸顯了探究理念，旨在強化對三維目標中“過程與方法”的考查.這些試題蘊含的物理思想有模型思想、對稱思想、等效思想、微元思想和轉化思想.物理學思想方法是解決問題的武器，教學中要敢于創(chuàng)設新情境.物理思想是物理方法的靈魂，是物理問題品質的反映，是解決物理問題的思想支柱.物理問題是物理思想的載體，是踐行物理思想的基地.只有深刻挖掘物理問題所蘊含的物理思想， 才能在物理思想的引領下探尋問題的解決途徑.

大學物理與高中物理相比涵蓋內容廣泛、研究問題廣博、研究方法多樣、物理思想深刻，它不僅包括力、熱、電、光、原等普通物理部分，還涉及到相對論和量子力學等一些新興科學內容，與高中物理相比研究的是更深層次、更一般的規(guī)律.在高中階段學生已經(jīng)接觸到了部分物理模型，能把實際問題抽象成物理模型.在大學物理中，物理模型更加抽象，要求的不只是把實際的物體抽象成物理模型，更重要的是能根據(jù)不同的物理模型去研究物體的共性.可以說，對同一問題的研究，大學物理更上升到一般性，而高中物理只涉及基礎和特例.物理方法是物理思想的體現(xiàn)，物理學上研究問題的方法很多，比如有實驗法、假設法、類比法、分析法、歸納法、總結法、圖表法、圖像法、控制變量、理想模型法等等.從研究問題方法上來看，高中物理和大學物理都普遍采用這些方法.所不同的是大學物理對這些方法的研究更深入，應用更廣泛，更有助于思維的拓展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).例如：對于理想模型法的研究，高中物理電磁學中為了研究問題方便引入了點電荷模型，然后從庫侖定律出發(fā)，研究點電荷周圍場的分布和初步分析多個孤立點電荷場的疊加問題，而大學物理對這個問題的研究是在高中物理基礎上，深入研究多個孤立點電荷場的疊加問題.

大學物理思想方法對中學物理教師的教學具有指導意義：有利于教師物理知識體系的深化；有助于提高物理教師的專業(yè)知識和科學素養(yǎng)；有利于教師物理思維的擴展；有利于教師物理科學素養(yǎng)的提升；大學物理研究問題的廣度和深度及其研究方法更有助于教師的發(fā)散性思維、抽象思維和邏輯思維的擴展.作為高中教師，具備一定的大學物理知識，能從研究方法上指導高中物理教學.高中物理教育教學應該隨著科技和知識創(chuàng)新的發(fā)展不斷發(fā)展，教學內容由傳統(tǒng)的靜態(tài)轉化為與時俱進的動態(tài)開放發(fā)展.教師要根據(jù)教學大綱不斷更新教學內容，滲透大學物理思想，對高中物理進行整合和有益的補充，積極引導學生關注教學前沿，大膽探索未知世界.

2015-07-12)