淺談高考物理命題中的理論聯(lián)系實際

陳金忠??

近年來高考物理強化了對理論聯(lián)系實際問題的考查，題目的原型往往來自某些實際問題，提供的材料比較詳盡，不是簡單地已知什么，求什么，它需要考生通過閱讀并從中抽象出物理內(nèi)容，等效成物理模型，進行解釋、說明、計算或討論.本文著重從聯(lián)系實際問題的題型分類和分析方法及教學(xué)應(yīng)采取的對策談?wù)劰P者一些經(jīng)驗及體會.

1實際問題的二大類情況

物理學(xué)是一門研究物質(zhì)、能量和它們相互作用的學(xué)科，它既包含對物質(zhì)世界普遍而基本的規(guī)律探索，又對其它自然科學(xué)及科學(xué)技術(shù)乃至社會學(xué)科有強大的推動作用.物理和科技、生產(chǎn)、生活實際聯(lián)系最為廣泛.聯(lián)系實際問題無非有兩大類情況，一類與高科技或科學(xué)猜想聯(lián)系，如神州號飛船，“嫦娥號”登月探測器，微波信號傳送通信衛(wèi)星問題，太陽主序星演化的壽命問題，光導(dǎo)纖維.一類與生活實際聯(lián)系（如與體育和運動聯(lián)系，與交通運輸聯(lián)系，聯(lián)系人體和人類日常生活等），如跳臺跳水運動員完成空中動作的時間，家用臺燈電路，高速公路行車的安全距離，抗洪搶險中渡河問題，“冷光燈”問題，2014年全國Ⅰ卷的運動員在彈性蹦床上的運動，2015年全國Ⅰ卷的乒乓球發(fā)射機等.高考中聯(lián)系實際問題基本為以上兩大類情況.

2聯(lián)系實際問題的思維方法

解決此類問題不僅要有扎實的基礎(chǔ)知識，熟練掌握基本定律，更要具備較強的概括、抽象、轉(zhuǎn)換（等效）的思想方法.聯(lián)系實際的題型基本為具體的研究對象，實際的條件、過程等.分析時要將所給的信息轉(zhuǎn)化為物理模型，是從具體轉(zhuǎn)化為抽象的思想方法，其中包括：

（1）研究對象的轉(zhuǎn)換：忽略一些次要因素，抓住問題的主要因素，而抽象成如質(zhì)點、剛體、點電荷、理想氣體、導(dǎo)體棒、單擺等.

（2）過程的轉(zhuǎn)換：抽象為勻速直線運動、勻速圓周運動、類拋體運動、簡諧振動、等溫過程、等容過程…….

（3）條件的轉(zhuǎn)換：挖掘信息中隱含的物理條件，如瞬間、光滑、輕彈簧、輕桿、細小……各表示什么條件？

重要的是考生要懂得轉(zhuǎn)換，考生的思維障礙在于不會將對象、過程、條件轉(zhuǎn)換.

例1圖1為地磁場磁感線的示意圖，在北半球地磁場的豎直分量向下.飛機在我國上空勻速巡航，機翼保持水平，飛行高度不變.由于地磁場的作用，金屬機翼上有電勢差，設(shè)飛行員左方機翼末端處的電勢為U1，右方機翼末端處的電勢為U2

A.若飛機從西往東飛，U1比U2高

B.若飛機從東往西飛，U2比U1高

C.若飛機從南往北飛，U1比U2高

D.若飛機從北往南飛，U2比U1高

分析思路

（1）可把機翼（研究對象）等效成導(dǎo)體棒；

（2）運動過程看作導(dǎo)體棒切割磁感線的物理過程；

（3）注意原題中北半球上空，地磁場豎直分量向下的條件，可畫俯視平面圖如圖2，概括為導(dǎo)體切割磁感線電勢高低判斷的物理問題.

以上（a）（b）（c）（d）圖已消除了空間立體想象的難點，用右手定則判斷均得出左翼電勢U1比右翼電勢U2高，選出A、C正確選項.例2圖3為一空間探測器的示意圖，P1、P2、P3、P4是四個噴氣發(fā)動機，P1、P3的連線與空間一固定坐標(biāo)系的x軸平行，P2、P4的連線與y軸平行，每臺發(fā)動機開動時，都能向探測器提供推力，但不會使探測器轉(zhuǎn)動，開始時，探測器以恒定的速率v0向正x方向平動，要使探測器改為向正x偏負(fù)y60°的方向以原來的速率v0平動，則可

A.先開動P1適當(dāng)時間，再開動P4適當(dāng)時間

B.先開動P3適當(dāng)時間，再開動P2適當(dāng)時間

C.開動P4適當(dāng)時間

D.先開動P3適當(dāng)時間，再開動P4適當(dāng)時間

分析思路

（1）可把探測器（研究對象）當(dāng)作物體系；

（2）噴氣過程等效成反沖運動的過程；

（3）注意探測器已有恒定速率v0向正x運動的條件，須使x軸的動量減小12mv0，利用動量守恒定律分析既可得出正確選項A的結(jié)果.

例32012年11月，“殲15”艦載機在“遼寧號”航空母艦上著艦成功.圖4（a）為利用阻攔系統(tǒng)讓艦載機在飛行甲板上快速停止的原理示意圖.飛機著艦并成功鉤住阻攔索后，飛機的動力系統(tǒng)立即關(guān)閉，阻攔系統(tǒng)通過阻攔索對飛機施加一作用力，使飛機在甲板上短距離滑行后停止.某次降落，以飛機著艦為計時零點，飛機在t=0.4 s時恰好鉤住阻攔索中間位置，其著艦到停止的速度-時間圖線如圖4（b）所示.假如無阻攔索，飛機從著艦到停止需要的滑行距離約為1000 m.已知航母始終靜止，重力加速度的大小為g.則

A.從著艦到停止，飛機在甲板上滑行的距離約為無阻攔索時的1/10

B.在 0.4 s-2.5 s時間內(nèi)，阻攔索的張力幾乎不隨時間變化

C.在滑行過程中，飛行員所承受的加速度大小會超過2.5 g

D.在 0.4 s-2.5 s時間內(nèi)，阻攔系統(tǒng)對飛機做功的功率兒乎不變

分析思路

（1）可把艦載機（研究對象）等效成質(zhì)點；

（2）著艦0.4 s-2.5 s過程等效成勻變速直線運動的過程；

（3）據(jù)題意，在0.4-2.5 s時間內(nèi)，飛機做勻減速直線運動，飛機受到的合力為定值F，而阻攔索的張力 F=2Tcosθ，飛機滑行過程中，繩索和水平線的夾角θ減小，cosθ增大， 則拉力T減小，A選項錯誤；利用填補法可得，在0-3 s時間內(nèi)飛機的位移約為0-2.75 s內(nèi)三角形的面積大小，即x=vt/2=103 m，所以B選項正確；在0.4-2.5 s內(nèi)的加速度為a=ΔvΔt=27.5ms2=

2.75 g，所以C選項正確；據(jù)功率P=Fv可知，雖然飛機受到的拉力F是定值，但飛機的滑行速度在減小，所以阻攔系統(tǒng)對飛機做功的功率在減小，D選項錯誤.

又像雙星問題的分析（a）可把雙星當(dāng)作質(zhì)點；（b）把雙星運動當(dāng)作繞某一圓心角速度相同的勻速圓周運動過程；（c）注意它們之間萬有引力提供向心力忽略其它星體對它們的萬有引力作用的次要條件便能迅速解題.

教師在對此類問題分析上重要的是使學(xué)生在轉(zhuǎn)換（等效）的方法上狠下功夫，并養(yǎng)成善于分析和類比的好習(xí)慣，培養(yǎng)抽象、概括、轉(zhuǎn)換（等效）的能力.

科學(xué)方法是連接知識和能力的紐帶.“掌握一種科學(xué)方法勝過解答十個問題.”對研究方法的學(xué)習(xí)和考查體現(xiàn)著一種新的教學(xué)理念，學(xué)生只有真正掌握了研究方法，才能有效解決實際問題，真正提高自己的創(chuàng)新意識和能力.因此，學(xué)生還要懂得用物理事實去驗證所得結(jié)果是從抽象轉(zhuǎn)化為具體的思想方法，它以大量的可靠的事實為基礎(chǔ)，以真實的實驗為原形，通過合理的推理得出物理規(guī)律

例4一個標(biāo)有“220 V，60 W”的白熾燈泡，加上的電壓U由零逐漸增大到220 V，在此過程中，如果用圖線來表示電壓（U）和電流（I）的關(guān)系，圖5中給出的四個圖線中，肯定不符合實際的是（）

解本題的物理事實是鎢絲（金屬）的電阻率隨溫度升高而增大，故符合實際的伏安曲線是（B）.其它（A）（C）（D）曲線并不符合物理事實，應(yīng)選（B）.有的考生由于思維定勢，認(rèn)為如本中畫的是直線才符合實際的錯誤結(jié)果.實際上用萬用表歐姆擋測“220 V、40 W”的電燈電阻約為90 Ω，而與正常發(fā)光時R=U2P=220240=1210 Ω相差不是一個小數(shù)目.考生重要還應(yīng)注意抽象還原成具體問題的思想方法.教師教學(xué)中應(yīng)提醒學(xué)生物理中重要的事實，不能死板地套用書上一些公式、插圖等.像平直公路中剎車問題，可等效成勻減速直線運動模型，若已知v0、a求t時間內(nèi)汽車運動的距離為多少時，應(yīng)注意物理事實是t停=v0a，若t>t停汽車已停止勻減速運動的事實而不能將已知的t代入運算，而應(yīng)代t停進行運算，等等……

3當(dāng)前物理科教學(xué)現(xiàn)狀及今后應(yīng)采取的教學(xué)對策

從物理學(xué)科教學(xué)的角度來看，物理教學(xué)存在的主要問題有：重理論，輕實踐；重結(jié)果，輕過程；多模仿練習(xí)少科學(xué)探究，這樣造成學(xué)習(xí)與科技、生產(chǎn)、生活實際相脫節(jié)，學(xué)生的創(chuàng)造力低下.為了適應(yīng)新時代發(fā)展需要，全面推進素質(zhì)教育，今后的物理教學(xué)應(yīng)注意更多地聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索抽象、概括、轉(zhuǎn)換（等效）的能力.實施后的新課程標(biāo)準(zhǔn)非常注意培養(yǎng)學(xué)生將學(xué)到的物理知識與科技、生活密切聯(lián)系的意識和探究的精神，這是課程中滲透科學(xué)、技術(shù)、社會這一理念的體現(xiàn).

我體會到轉(zhuǎn)換的思想是一種重要的思維方法，許多學(xué)生對聯(lián)系實際問題分析時出現(xiàn)的思維障礙是表現(xiàn)在不善于進行轉(zhuǎn)換，不懂得轉(zhuǎn)換的方法，所以今后物理教學(xué)中除加強科學(xué)探究外，還應(yīng)在實際問題的抽象、概括、轉(zhuǎn)換（等效）的方法的引導(dǎo)上下功夫.歸結(jié)起來聯(lián)系實際問題中轉(zhuǎn)換思想的教學(xué)應(yīng)抓住三個關(guān)鍵點：

（1）抓住問題的主要因素，忽略次要因素，突出物理本質(zhì)；

（2）挖掘問題中隱蔽的物理條件；

（3）靈活運用知識，創(chuàng)設(shè)物理情景，構(gòu)建物理模型.只有這樣才能全面培養(yǎng)學(xué)生各種能力，應(yīng)對新高考的改革.