探究質(zhì)譜儀模型在考查學(xué)生物理能力上的作用

商熔鋼 付蓉 王愛星

[摘 要] 質(zhì)譜儀模型是高中物理選修3-1第三章中重點介紹的一個物理模型，也經(jīng)常出現(xiàn)在高考物理卷的壓軸題中。通過對2015年高考物理江蘇卷中第15題的研究，以“五大能力要素”為背景來分析質(zhì)譜儀模型的作用，并為教學(xué)實踐提供建議。

[關(guān) 鍵 詞] 高考物理；質(zhì)譜儀； 能力探究

[中圖分類號] G633.7 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）19-0160-02

一、背景與研究方法

近幾年，質(zhì)譜儀在高考物理江蘇卷中出現(xiàn)的頻率較高，說明其在高中物理學(xué)習(xí)中的重要性。在新一輪課改的大背景下，教學(xué)反對過于注重知識傳授，強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生以能力為主的核心素養(yǎng)。結(jié)合物理學(xué)科自身的特點和規(guī)律，建構(gòu)出五大能力要素的學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1）觀察、實驗?zāi)芰?；?）物理想象能力；（3）物理思維能力；（4）物理運算能力；（5）運用物理知識的能力[1]。本文著重討論分析了以質(zhì)譜儀模型命制的壓軸題，考查學(xué)生對五大能力要素的掌握。

二、考題再現(xiàn)

例題 一臺質(zhì)譜儀的工作原理如下圖所示，電荷量均為+q、質(zhì)量不同的離子飄入電壓為U0的加速電場，其初速度幾乎為零，這些離子經(jīng)過加速后通過狹縫O沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，最后打在底片上，已知放置底片的區(qū)域MN=L，且OM=L。某次測量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)2/3區(qū)域MQ損壞，檢測不到離子，但右側(cè)1/3區(qū)域QN仍能正常檢測到離子。在適當(dāng)調(diào)節(jié)加速電壓后，原本打在MQ的離子即可在QN檢測到[2]。

（五）運用物理知識的能力

中學(xué)物理知識是高校進(jìn)行物理學(xué)習(xí)和研究的基礎(chǔ)，高考作為大型的人才選拔考試，其注重考查學(xué)生基礎(chǔ)知識的掌握程度，要求學(xué)生理解物理概念和規(guī)律的含義和意義，并對相關(guān)知識加以區(qū)分和聯(lián)系。

高考時，很多學(xué)生已經(jīng)能構(gòu)建較完整的物理知識體系。該題的物理情境是質(zhì)譜儀，雖然它有多種變式模型，但大致結(jié)構(gòu)是相似的，主要考查帶電離子在電場和磁場中的運動，涉及電場力、洛倫茲力、動能定理和圓周運動等重要力學(xué)知識，此類多過程的題目歷來是高考的熱點題型[5]。本題的研究對象是大量質(zhì)量不同的離子，只需要在針對每個物理過程進(jìn)行分析和運用物理知識建立數(shù)學(xué)關(guān)系時，考慮到參數(shù)變化導(dǎo)致的不同結(jié)果就行了。

四、結(jié)論

（一）立足教材，繼往開來

結(jié)合近三年江蘇卷壓軸題，不難發(fā)現(xiàn)高考試題已經(jīng)揭掉了“偏、難、怪”的外衣，回歸教學(xué)的本質(zhì)，尊重教材，尊重學(xué)生的基礎(chǔ)和能力。但不是停留在拼湊知識點的階段，而是在傳承中尋求突破，實現(xiàn)創(chuàng)新。在教學(xué)中，教師要通過學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)，將教材與物理科學(xué)、技術(shù)進(jìn)行聯(lián)系，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，有目標(biāo)地培養(yǎng)他們自主構(gòu)建知識體系的能力。

（二）落實規(guī)范，穩(wěn)中求新

高考壓軸題設(shè)置多個設(shè)問，環(huán)環(huán)相扣，難度逐層推進(jìn)。在平時學(xué)習(xí)中，加強學(xué)生解題規(guī)范性訓(xùn)練，從參數(shù)變量的設(shè)定，到理解并準(zhǔn)確地表達(dá)物理過程、選擇合適的物理公式，再運用數(shù)學(xué)知識進(jìn)行計算，最后給出答案，要求書寫規(guī)范，條理清晰。規(guī)范性的訓(xùn)練，同時也是物理能力的訓(xùn)練。

參考文獻(xiàn)

[1]邢紅軍，劉爍，張抗抗.核心素養(yǎng)視域下初中生物理能力表現(xiàn)研究[J].課程·教材·教法，2017（8）：163-168.

[2]佚名.2015年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試（江蘇卷）說明[M].江蘇鳳凰教育出版社，2014.

[3]丁冠鋒，陸建隆.2008-2016年江蘇高考物理實驗試題量化分析及啟示[J].物理教師，2017，38（5）：87-89.

[4]蔡揮劍.質(zhì)譜儀的物理學(xué)原理[J].中學(xué)物理教學(xué)參考， 2005（10）：59.

[5]吳強.對教科書中一道質(zhì)譜儀例題的探究與拓展[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2011（3）：17-21.