低起點,高要求,分層次,選人才
——以2019年浙江選考物理第22題為例

王進峰

(嘉興高級中學(xué)，浙江 嘉興 314000)

2019年浙江物理選考試卷整體難度平穩(wěn),區(qū)分度較高,學(xué)生和教師的評價都較好,其中電磁感應(yīng)部分的計算題第22題不落俗套,考查主干知識,分層遞進,考查的知識全面,重點突出．

原題.如圖1所示,傾角θ=37°、間距l(xiāng)=0.1 m的足夠長金屬導(dǎo)軌底端接有阻值R=0.1 Ω的電阻,質(zhì)量m=0.1 kg的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置,與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.45．建立原點位于底端、方向沿導(dǎo)軌向上的坐標(biāo)軸x．在0.2 m≤x≤0.8 m區(qū)間有垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場．從t=0時刻起,棒ab在沿x軸正方向的外力F作用下,從x=0處由靜止開始沿斜面向上運動,其速度v與位移x滿足v=kx(可導(dǎo)出a=kv),k=5 s-1．當(dāng)棒ab運動至x1=0.2 m處時,電阻R消耗的電功率P=0.12 W,運動至x2=0.8 m處時撤去外力F,此后棒ab將繼續(xù)運動,最終返回至x=0處．棒ab始終保持與導(dǎo)軌垂直,不計其它電阻,求:(提示:可以用F-x圖像下的“面積”代表力F做的功,sin37°=0.6)

圖1

(1) 磁感應(yīng)強度B的大小;

(2) 外力F隨位移x變化的關(guān)系式;

(3) 在棒ab整個運動過程中,電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q．

(1) 試題特點.

① 覆蓋面廣,考查主干.本題涉及受力分析、平衡條件、牛頓運動定律、安培力、電磁感應(yīng)、閉合電路、功率、功能關(guān)系、圖像問題等,知識點考查全面,信息量較大．考查了電磁感應(yīng),包括動生電動勢、感應(yīng)電流、閉合電路、電功率等知識點．

② 層層深入,易于上手.與往年注重生活化的情境試題不同,今年的題目單刀直入,不拖泥帶水,直接給出模型,注重對學(xué)生分析物理過程的考查,省去了根據(jù)實際情形進行抽象建模的過程．問題設(shè)計合理,學(xué)生易于上手做題,問題的難度逐步提升,學(xué)生的思維能力考查也步步深入,體現(xiàn)一定的層次和梯度．

③ 學(xué)以致用,利于選拔.該題入手易,全解難,過程繁瑣,受力多,涉及的能量多,要快速正確解答是有難度的．一定要有清晰的思路,強大的運算能力,出眾的邏輯推理能力,所以題目很好地體現(xiàn)選考的選拔功能．題目考查學(xué)生的理解、建模、遷移、數(shù)學(xué)運算各方面的能力,題型常規(guī)但問題設(shè)計巧妙,起點低但是要求高．

(2) 具體評析.

① 基礎(chǔ)入手,知識方法全面考查.第1問涉及的知識點是電磁感應(yīng)桿切割產(chǎn)生電動勢、閉合電路、電功率．從電功率入手,求解電流,再根據(jù)電磁感應(yīng)求磁感應(yīng)強度,計算雖不難,但是數(shù)據(jù)不是整數(shù),學(xué)生會懷疑自己的計算有問題而出現(xiàn)畏難心理．

② 能力分層,分類討論體現(xiàn)素養(yǎng).第2問中涉及的知識點是受力分析、牛頓運動定律、安培力．單個過程列方程可能不是很難,但是學(xué)生往往會遺漏進入磁場前的情形,僅僅分析進入磁場后的受力情況.這樣就會失分,這也是此題的難點之一．

③ 綜合應(yīng)用,功能關(guān)系區(qū)分能力.第3問中涉及的知識點更為全面復(fù)雜,包括斜面受力,變力做功,動能定理,運動學(xué)求解速度,能量守恒等,綜合反映考生的邏輯思維和解題能力,還需要耐心地計算和細(xì)致地推理,十分考驗學(xué)生．

圖2

(3) 教學(xué)思考.

近3年的選考“電磁感應(yīng)”題目,突出建模能力,強化數(shù)學(xué)運算,學(xué)會單體多過程分析是考查的重點．其次,受力分析是基礎(chǔ),從動力學(xué)角度來分析物體的運動是最經(jīng)典的解決方法．第三,能量角度是最能反映學(xué)生物理素養(yǎng)的一個維度,功能關(guān)系需要熟練掌握,變力做功問題可采用圖像法來解決時.這些都對高中物理教學(xué)提出了更高的要求．

① 回歸基礎(chǔ),重視受力分析.平時的教學(xué)過程中要重視受力分析,不能遺漏力,利用力的合成求解合力時特別要注意規(guī)范求解,特別是正交分解法的規(guī)范使用對于后期復(fù)習(xí)至關(guān)重要．同時,數(shù)學(xué)的運算能力的培養(yǎng)也是亟需提高的,幾次選考都涉及大量繁瑣的運算,考驗學(xué)生的耐心與細(xì)心,基本能力的扎實才能造起物理大廈的萬丈高樓．

② 靈活應(yīng)用,串聯(lián)過程分析.單體多過程是近幾年選考的基本模式,由于考試說明明確不要求多體多過程,通過分析單個物體的多個過程,能檢測學(xué)生的思維深度和廣度,也能體現(xiàn)其物理觀念和理論功底．一個多過程的問題往往涉及受力、運動、能量等多角度,需要計算速度、加速度、功和能等物理量,有很好的區(qū)分度,體現(xiàn)選考的選拔功能．

③ 思維提升,善用能量觀念.能量是物理的靈魂,通過功能關(guān)系的梳理,讓學(xué)生對于功是能轉(zhuǎn)化的量度有更為深刻的理解.這就要求教師在平時教學(xué)中善于串聯(lián)各種功能關(guān)系,實現(xiàn)變式教學(xué).譬如將重力勢能變化和重力做功關(guān)系、電場力做功與電勢能變化聯(lián)系起來,克服安培力做功與產(chǎn)生的焦耳熱聯(lián)系起來,做成一個專題,有助于學(xué)生深入思考和學(xué)習(xí)功與能的關(guān)系．