源于教材的高考物理題分析
——以2017年全國卷高考題為例

(四川省成都市石室中學(xué)，四川 成都 610052)

通過對高考物理試題的分析，不難發(fā)現(xiàn)，很多高考題的素材、原型等都能在教材中找到，可以是教材正文、情境圖片、演示實驗、表格、例題或習(xí)題等，通過對素材進(jìn)行類比、加工改造、加強(qiáng)或減弱條件、延伸或拓展，編制出相關(guān)物理知識與方法的試題。充分挖掘與利用教材資源是高考備考中必不可少的環(huán)節(jié)，作為一線教師應(yīng)該回歸教材，提煉教材素材、經(jīng)典模型與物理方法，讓學(xué)生從基本知識的掌握到能力提升，再到物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成，下面筆者根據(jù)2017年全國卷高考物理試題與高中教材的對比，探討相關(guān)問題。

1 高考物理題與教材正文

高中物理教材正文一般是對物理現(xiàn)象、概念、規(guī)律、模型的描述，其中的文字表達(dá)凝聚了編者的心智。

例1(2017年全國Ⅰ卷第14題)：將質(zhì)量為1.00kg的模型火箭點火升空，50g燃燒的燃?xì)庖源笮?00m/s的速度從火箭噴口在很短時間內(nèi)噴出。在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，火箭的動量大小為(噴出過程中重力和空氣阻力可忽略)( )。

A. 30kg·m/s

B. 5.7×102kg·m/s

C. 6.0×102kg·m/s

D. 6.3×102kg·m/s

本題源于人教版《物理選修3-5》第19頁，教材中對火箭的工作原理、升空時滿足動量守恒定律作了精準(zhǔn)的描述，在處理此題時只需要對火箭模型有所認(rèn)識即可。

圖1

例2(2017年全國Ⅱ卷第16題)：如圖1所示，一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動。若保持F的大小不變，而方向與水平面成60°角，物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動。物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為( )。

本題源于教科版《物理必修1》第97頁，教材中討論了“關(guān)于移動貨物箱的疑問”。而此題僅在教材原型圖片上的斜向下的推力變成了水平方向的拉力，考查了共點力平衡、正交分解法。與此類似的還有2017年全國Ⅲ卷第23題，該題考查的是多用電表的使用，與人教版《物理選修3-1》第68頁原型圖相似度極高。

2 高考物理題與教材中的經(jīng)典實驗

教材中的經(jīng)典物理實驗有著它的歷史背景，涉及科學(xué)方法，需要后人去傳承，也是培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)之需。

圖2

A.MN上的張力逐漸增大

B.MN上的張力先增大后減小

C.OM上的張力逐漸增大

D.OM上的張力先增大后減小

本題源于人教版《物理必修1》第65頁，運(yùn)用了平衡問題處理方法之矢量三角形法。在解決動態(tài)平衡問題時常常用到正交分解法、函數(shù)法、三角形法、矢量圓等技巧，這類問題也反映了近幾年高考考查物理方法的趨勢。

3 高考物理題與教材的演示實驗

演示實驗是教師在課堂演示給學(xué)生觀察的實驗，是師生互動的橋梁，對教材提出的問題進(jìn)行作答，也是學(xué)生的思維認(rèn)知與實際現(xiàn)象相“碰撞”的過程。

圖3

例4(2017年全國Ⅰ卷第19題)：如圖3所示，三根相互平行的固定長直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距，均通有電流I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反，下列說法正確的是( )。

A.L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面垂直

B.L3所受磁場作用力的方向與L1、L2所在平面垂直

本題源于教科版《選修3-1》第86頁中演示實驗：觀察平行通電直導(dǎo)線的相互作用，考查了平行通電直導(dǎo)線的相互作用及力的合成。

4 高考物理題與教材的圖形、圖像

教材中每一幅圖片都是教材編寫者精心挑選，具有典型性、時代性等特點，也考慮了學(xué)生的地域和認(rèn)知水平的差異，圖中豐富的信息為高考命題專家提供了空間。

圖4

例5(2017年全國Ⅱ卷第18題)：如圖4所示，虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，P為磁場邊界上的一點，大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過P點，在紙面內(nèi)沿不同的方向射入磁場，若粒子射入的速度為v1，這些粒子在磁場邊界的出射點分布在六分之一圓周上；若粒子射入速度為v2，相應(yīng)的出射點分布在三分之一圓周上，不計重力及帶電粒子之間的相互作用，則v2∶v1為( )

本題源于教科版《物理選修3-1》第99頁圓形磁場的一幅插圖，考查帶粒子在圓形磁場區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動，以兩類速率不同的粒子作為研究對象，對于每種粒子的運(yùn)動，均可用“旋轉(zhuǎn)圓法”找尋臨界情況。

5 高考物理題與教材的典型例題

在教材的編寫中，例題的選擇要具有典型性，強(qiáng)調(diào)物理思維和解答的規(guī)范性及示范性，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展與延伸。在復(fù)習(xí)的過程中，可以引導(dǎo)學(xué)生重做典型例題。

例6(2017年全國Ⅲ卷第34題)：如圖5所示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，實線為t=0時的波形圖，虛線為t=0.5s時的波形圖。已知該簡諧波的周期大于0.5s。關(guān)于該簡諧波，下列說法正確的是 。

圖5

A. 波長為2m

B. 波速為6m/s

C. 頻率為1.5Hz

D.t=1s時，x=1m處的質(zhì)點處于波峰

E.t=2s時，x=2m處的質(zhì)點經(jīng)過平衡位置

本題源于教科版《物理選修3-4》第29頁例題，命題者在原型的基礎(chǔ)上加強(qiáng)題設(shè)條件，由一個時刻的波形改成了兩個時刻的波形，同時進(jìn)行拓展與延伸，考查了波速及某個時刻、某個質(zhì)點所在的位置。

6 高考物理題與教材的“科學(xué)漫步”“發(fā)展空間”

在人教版教材的“科學(xué)漫步”和教科版教材的“發(fā)展空間”欄目中，均利用緊密聯(lián)系社會、生活、生產(chǎn)、科技等素材，拓展學(xué)生視野與思維，讓學(xué)生體會到物理是從生活中來，同時也服務(wù)于生活。

例7(2017年全國Ⅰ卷第15題)：發(fā)球機(jī)從同一高度向正前方依次水平射出兩個速度不同的乒乓球(忽略空氣的影響)。速度較大的球越過球網(wǎng)，速度較小的球沒有越過球網(wǎng)，其原因是( )。

A. 速度較小的球下降相同距離所用的時間較多

B. 速度較小的球在下降相同距離時在豎直方向上的速度較大

C. 速度較大的球通過同一水平距離所用的時間較少

D. 速度較大的球在下降相同時間間隔內(nèi)下降的距離較大

本題源于教科版《物理必修2》第12頁的“發(fā)展空間”，命題者把排球運(yùn)動改成了乒乓球，考查的內(nèi)容是平拋運(yùn)動，控制高度相同、初速度不同，比較下降相同距離所用的時間及豎直方向的速度、到達(dá)相同水平距離所用的時間。

7 高考物理題與教材的課后習(xí)題

教材中的習(xí)題是教材編寫者針對本節(jié)或本章所學(xué)知識與技能而精心篩選打磨出來的練習(xí)，具有典型性，結(jié)合生活實際應(yīng)用，為學(xué)生的理解、應(yīng)用能力的提升提供了資源，也為高考命題專家提供了資源。

圖6

例8(2017年全國Ⅲ卷第24題)：如圖6所示，空間存在方向垂直于紙面(xOy平面)向里的磁場。在x≥0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0；在x<0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為λB0(常數(shù)λ>1)。一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的帶電粒子以速度v0從坐標(biāo)原點O沿x軸正向射入磁場，此時開始計時，當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正向時，求(不計重力)：

(1) 粒子運(yùn)動的時間；

(2) 粒子與O點間的距離。

教材原型為教科版《物理選修3-1》第106頁第7題：圖7中PQ是勻強(qiáng)磁場里的一片薄金屬片，其平面與磁場方向平行，一個粒子從某點以與PQ垂直的速度射出，動能是E，該粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡如圖7所示，今測得它在金屬片兩邊的軌道半徑之比是10∶9，若在穿越金屬板過程中粒子受到有阻力大小及電荷量恒定，則該粒子每穿過一次金屬片，動能減少了 ，該粒子最多能穿過金屬板 次。

圖7

對比高考題與教材習(xí)題發(fā)現(xiàn)，兩道題都是考查帶電粒子在磁場中運(yùn)動模型，但也不是完全相同，各自的題設(shè)條件不一樣，教材原型題的特點為：同一粒子，相同磁場，不同速率；金屬片把磁場分成了兩個區(qū)域，兩個區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，同一個粒子在兩個磁場區(qū)域中運(yùn)動，由于粒子與金屬片的碰撞而使得粒子在兩個區(qū)域的速率不同；高考物理題的特點為：同一粒子，不同磁場，相同速率；去掉了薄金屬片，“不同速率”改成了“相同速率”，“兩個區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度相同”改成了“在x≥0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0；在x<0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為λB0”。

總之，教材是高考試題命制素材的主要來源，命題者根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和考試大綱合理地進(jìn)行挖掘、衍生。教師要認(rèn)真鉆研教材中不同欄目的功能，基于教材又高于教材，要站在整體的高度審視教材，做到層次分明，結(jié)構(gòu)清晰，讓同一章節(jié)或不同章節(jié)的知識與方法交匯成系統(tǒng)，結(jié)合教學(xué)實際，合理回歸教材，找準(zhǔn)切入點，選擇合理的教法，動態(tài)生成教學(xué)資源，根據(jù)不同層次學(xué)生需求，有效達(dá)成課程目標(biāo)。