讀懂高中物理新教材 助力學(xué)生備戰(zhàn)高考

劉 旭，侯貴民

（遼寧教育學(xué)院，大連教育學(xué)院）

2020 年教育部考試中心發(fā)布的《中國高考評價體系》確立了高考的核心功能為“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”，其中“引導(dǎo)教學(xué)”就是要明確教學(xué)方向，貼近學(xué)習(xí)實際。2022 屆的遼寧考生將是使用人教版高中物理新教材后的第一批考生，教師能夠讀懂和利用好新教材，把握教材內(nèi)容，既是對新課標(biāo)提出的物理學(xué)科核心素養(yǎng)的落實，又是適應(yīng)高考評價體系要求的體現(xiàn)。

一、讀懂物理新教材的特點

新教材內(nèi)容更加豐富，增加了許多欄目，從多個方面進(jìn)行了新的設(shè)計，能夠較好地體現(xiàn)以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)理念。

（一）知識與方法相融合

高中物理中常用到歸納、演繹、類比等推理方法，新教材在許多章節(jié)內(nèi)容中有意識地應(yīng)用這些方法引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。如在學(xué)習(xí)庫侖定律時滲透了類比萬有引力定律的推理方法，在楞次定律的學(xué)習(xí)中滲透了歸納推理的方法，都是思想方法的隱性使用。

為了加強科學(xué)思維的培養(yǎng)，教材還在每冊中都安排了一個“科學(xué)方法”模塊，較為詳細(xì)地介紹了科學(xué)方法。如新教材必修1中的“控制變量”，必修2中的“演繹推理”，必修3 中的“物理量之比定義新物理量”，選擇性必修1 中的“分析與綜合”，選擇性必修2中的“抽象與概括”，選擇性必修3中的“理想模型”，都是思想方法的顯性提煉。

高考不僅考查物理知識的理解與應(yīng)用，更注重對思想方法的考查，除了上面提到的科學(xué)方法，還有整體與隔離、等效替代、極限思想、圖像法、類比思想等，都是?？嫉乃枷牖蚍椒?。

如2021年大連市“雙基”考試第7題：

萬有引力定律和庫侖定律都滿足平方反比規(guī)律，因此引力場和電場之間有許多相似的性質(zhì)，在處理有關(guān)問題時可以將它們進(jìn)行類比。設(shè)地球質(zhì)量為M，半徑為R，引力常量為G，若取無窮遠(yuǎn)處引力勢能為零，已知一質(zhì)量為m的物體在距地心r處的引力勢能為，類比電場力做功和電勢能變化之間的關(guān)系，將物體從距地心r1處移到距地心r2處，引力做功為（ ）

本題考查類比思想，由于引力為變力，要類比電場力做功與電勢能的關(guān)系，用引力勢能的變化來求引力做功問題。答案為D。

（二）正文與旁批相結(jié)合

新教材為了建立正確的概念、揭示物理規(guī)律，不僅正文中有具體的問題和情境，在適當(dāng)?shù)胤竭€會旁批，以深化物理觀念的理解。

如在解釋“質(zhì)點”概念時，特意增加了旁批：“在物理學(xué)中，突出問題的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并將其作為研究對象，是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法?！|(zhì)點’這一理想化模型就是這種方法的具體應(yīng)用”，提到了理想化模型。在學(xué)到“加速度”時，增加了旁批：“我們用兩個物理量之比定義了一個新的物理量——加速度，它的物理意義與原來的兩個物理量不同。用物理量之比定義新的物理量是物理學(xué)中常用的方法?！北戎刀x的物理量與作比的兩個物理量無關(guān)，后面還有功率、電場強度、電阻、電容、磁感應(yīng)強度等多個物理量都是采用這比值定義的。學(xué)習(xí)必修3“電勢”時，增加了旁批：“多遠(yuǎn)是‘無限遠(yuǎn)’？在研究靜電場的問題中，如果離場源電荷已經(jīng)很遠(yuǎn)，以至于試探電荷已經(jīng)不能探測到電場了，這點就可以算是‘無限遠(yuǎn)’”，可以更好地理解物理中的“無限遠(yuǎn)”。新教材中的旁批、“拓展學(xué)習(xí)”“科學(xué)漫步”等模塊，是對物理學(xué)習(xí)內(nèi)容的提煉、補充和擴(kuò)展，高考復(fù)習(xí)中要進(jìn)行關(guān)注。

（三）動手與動腦共探究

在實驗探究上，新教材不是平鋪直敘地講述如何來實現(xiàn)這些研究，而是引導(dǎo)學(xué)生思考如何完成實驗任務(wù)。在引導(dǎo)學(xué)生討論清楚思路后，為了充分體現(xiàn)探究的思想，新教材并不是給出一個確定的操作方案，而是給出2～3 個參考案例，以體現(xiàn)完成同樣的探究任務(wù)可以有不同方法的思路。如“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”“探究平拋運動的特點”等，都有多樣的探究方案。

新教材增加了學(xué)生分組實驗，同時還有許多演示實驗，涉及實驗儀器的使用、原理的理解、數(shù)據(jù)處理和誤差分析等。教材中的實驗是高考實驗考查的基礎(chǔ)，只有真正理解和掌握了這些實驗，才能進(jìn)行實驗設(shè)計、實驗創(chuàng)新。新教材還設(shè)置了“思考與討論”“做一做”模塊，從“動腦”與“動手”兩個維度進(jìn)一步開展理論探究和實驗探究。

（四）態(tài)度與責(zé)任互滲透

新教材將態(tài)度與責(zé)任自然地融入到學(xué)科內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，在專門的模塊中對科學(xué)家所表現(xiàn)出的優(yōu)秀品質(zhì)加以介紹。如必修1 中的“STSE”模塊中有“從伽利略的一生看科學(xué)與社會”，介紹伽利略在研究工作中開科學(xué)實驗之先河，奠定了現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ)。

新教材注意體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的相關(guān)內(nèi)容。如為了使學(xué)生認(rèn)識“物理學(xué)的成果具有相對穩(wěn)定性及普適性，但同時具有發(fā)展性和局限性”的本質(zhì)特征，新教材在必修2 中專門指出：“相對論與量子力學(xué)都沒有否定過去的科學(xué)，而只認(rèn)為過去的科學(xué)是自己在一定條件下的特殊情形?！?/p>

二、讀懂內(nèi)容重難點與知識體系

新教材各個冊別中的知識體系構(gòu)成較為完整，重難點內(nèi)容較為突出，具有較強的系統(tǒng)性與針對性。

（一）內(nèi)容的重難點

勻變速直線運動規(guī)律、平拋運動、圓周運動、萬有引力定律、牛頓運動定律、功能關(guān)系和動量守恒定律電場與磁場疊加、帶電粒子在電場和磁場中運動、電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用、閉合電路歐姆定律等，這些都是高中物理學(xué)習(xí)的重點和難點，也是高考必考的重點內(nèi)容。

波的圖像、光的折射與全反射、氣體定律和熱力學(xué)定律、氫原子模型、光電效應(yīng)、核反應(yīng)方程等，也是重點內(nèi)容，會在高考中輪流進(jìn)行考查。

（二）主要知識體系

新教材各個冊別中的知識體系構(gòu)成如圖1所示。

圖1 新教材各冊中的知識體系構(gòu)成

三、依據(jù)新教材特點備戰(zhàn)高考

了解新教材的特點，有針對性地調(diào)整教學(xué)方向，有助于學(xué)生備戰(zhàn)高考。

（一）增加問題引導(dǎo)，培養(yǎng)質(zhì)疑創(chuàng)新能力

新教材在每節(jié)課的開始，都提出了一個有趣的、聯(lián)系實際的問題，目的是引發(fā)學(xué)生主動思考，提出解決問題的辦法，培養(yǎng)問題意識和良好的思維習(xí)慣。

為了加強質(zhì)疑創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，新教材改變原來以陳述為主的編寫方式，通過提出問題、創(chuàng)設(shè)情境等引發(fā)學(xué)生的思考，使學(xué)生對問題中的部分觀點產(chǎn)生質(zhì)疑，提出自己解決問題的方法。在分析問題、探究規(guī)律時，不是指定某一種方法，而是要么給出開放的解決問題方法，要么給出開放性的課題讓學(xué)生自主探究，要么提出問題讓學(xué)生從正反兩方面來闡述。在“科學(xué)漫步”“STSE”等模塊中，也提出了一些開放性的問題。

在高考試題中可以看到這樣的要求：“除實驗中的偶然誤差外，寫出一條可能產(chǎn)生這一結(jié)果的原因?！毕襁@樣的試題，就具有開放性，答案可能是多樣的，考生可以從多個方面思考產(chǎn)生誤差的原因。平時的學(xué)習(xí)中敢于質(zhì)疑，大膽提出問題，就有能力解決這樣的開放性問題。

（二）重視聯(lián)系實際，培養(yǎng)解決問題能力

學(xué)習(xí)物理不是為了做題，而是為了解決問題。新教材在引入問題、分析實例、概念規(guī)律的應(yīng)用、習(xí)題設(shè)置等方面都有聯(lián)系實際的情境。要能從情境中提出問題，建構(gòu)物理模型，抽象出物理概念和規(guī)律，并在實際情境中應(yīng)用物理知識解決問題。聯(lián)系實際的情境有關(guān)于自然現(xiàn)象的，有關(guān)于日常生活的，也有關(guān)于科技發(fā)展的。如在學(xué)習(xí)“自由落體運動”時，從紙團(tuán)和紙片下落開始來研究物體下落快慢；在得到“自由落體運動規(guī)律”后，有求運動員跳水時間、求小球下落時間等具體問題的習(xí)題；在學(xué)完“相互作用和物體的平衡”這一內(nèi)容后，有研究空調(diào)外掛機(jī)三角形支架受力情況的習(xí)題；在學(xué)完“直線運動規(guī)律”這一內(nèi)容后，有研究航母上艦載機(jī)運動的習(xí)題。

如2020年10月遼寧省調(diào)研卷第3題：

如圖所示，一臺空調(diào)外掛機(jī)用兩個三腳架固定在外墻上，空調(diào)外機(jī)的重心恰好在支架橫梁和斜梁的連接點O的上方，重力大小為G。橫梁AO水平，斜梁BO跟橫梁的夾角為θ，若斜梁長度可調(diào)整，調(diào)整斜梁過程中橫梁始終水平，連接點O的位置保持不變，且認(rèn)為斜梁對O點的支持力F1沿BO方向，橫梁對O點的拉力F2沿OA方向。下列說法正確的是（ ）

A.斜梁長度增加，則F1、F2均增大

B.斜梁長度增加，則F1、F2均減小

C.斜梁長度調(diào)整過程中，F(xiàn)2始終大于G

D.斜梁長度調(diào)整過程中，F(xiàn)2始終大于F1

本題情境就是取自必修1 新教材第77 頁第2題，考查物體平衡問題。答案為B。

對新教材中正文、例題和習(xí)題中涉及的情境，要加以關(guān)注，這些情境常常被用來作為命題的素材。

（三）建構(gòu)知識體系，培養(yǎng)理解概念規(guī)律的能力

1.用后學(xué)知識理解前面所學(xué)內(nèi)容

新教材的學(xué)習(xí)是由淺入深、層層遞進(jìn)、逐步提高的過程。在復(fù)習(xí)過程中，應(yīng)該用后面所學(xué)知識方法，重新審視前面的內(nèi)容，以加深對概念和規(guī)律的理解。

如先學(xué)習(xí)牛頓運動定律，后學(xué)習(xí)功能關(guān)系和動量沖量，復(fù)習(xí)中可以用功能關(guān)系和動量沖量等知識解決教材中前面的習(xí)題，這樣能夠體會解決物理問題思路的多樣性，比較不同方法的優(yōu)劣，從而可以選出更簡捷的解題方法。

萬有引力定律是在開普勒行星運動三定律基礎(chǔ)上，結(jié)合牛頓第二定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出來的。復(fù)習(xí)中可以反過來用萬有引力定律來理解行星運動為什么遵守開普勒行星運動三定律。在比較圍繞同一天體轉(zhuǎn)動的行星或衛(wèi)星運動時，研究周期與半徑的關(guān)系，可以直接應(yīng)用開普勒第三定律這樣解決問題比用更快速。

2.從多方面梳理和建構(gòu)知識體系

矢量是高中物理學(xué)習(xí)的重點和難點，高中物理學(xué)過的矢量主要有位移、速度、加速度、力、動量、沖量、電場強度、磁感應(yīng)強度等8 個。矢量不在同一直線上時，其運算遵守平行四邊形定則；矢量在同一直線上時，則用正負(fù)表示轉(zhuǎn)化為代數(shù)加減。矢量是否相同要先比較方向，后比較大小。

如2021年1月遼寧適應(yīng)性訓(xùn)練第9題：

電荷量相等的四個點電荷分別固定于正方形的四個頂點，O點是正方形的中心，電場線分布如圖所示，取無限遠(yuǎn)處電勢為零。下列說法正確的是（ ）

A.正方形右下角電荷q帶正電

B.M、N、P三點中N點場強最小

C.M、N、P三點中M點電勢最高

D.負(fù)電荷在P點的電勢能比在O點的電勢能小

本題考查電場疊加問題，涉及電場強度矢量合成。答案為AC。

再如位移、功、沖量、熱量、電量等是過程量，用x=vt、W=Flcosα、I=Ft、Q=I2Rt、q=It等表達(dá)式計算過程量要注意勻速、恒力、恒定電流等條件，若變速、變力、變化電流時還需注意用平均值。

類似的內(nèi)容還有功是能量轉(zhuǎn)化的量度，如不同形式的能量變化分別用什么樣的功來量度。教學(xué)中，要用不同的主題串聯(lián)新教材中的內(nèi)容，做好分類和歸類，更好地構(gòu)建知識體系，使學(xué)生加強對知識的理解和掌握。

（四）強調(diào)知識應(yīng)用，培養(yǎng)習(xí)題適應(yīng)能力

習(xí)題既是對知識的鞏固、應(yīng)用和擴(kuò)展。新教材中有些知識放在正文中會增加教學(xué)內(nèi)容，因此放在了習(xí)題中做為延伸。如必修3 第77 頁第5 題，就是小量程電流表如何改裝成多量程電流表，并且提供了兩種電路，要求比較分析哪種更實用。這樣的習(xí)題很容易會被改編成實驗題。

新教材每節(jié)課后都有“練習(xí)與應(yīng)用”，這些習(xí)題是對概念規(guī)律的基本應(yīng)用。如新教材必修1第51頁第6題，制作一把“人的反應(yīng)時間測量尺”，是自由落體運動的應(yīng)用。2018年全國理綜III卷中第22題的實驗題就改編于此情境。

新教材在每章后面“復(fù)習(xí)與提高”中增加了A、B兩組習(xí)題，其中B 組難度稍大一些，適合高考等級性考試的需要。建議這兩組習(xí)題一定要做好，特別是其中一些聯(lián)系實際問題的情境，都是很好的命題素材。

如2021年廣東省高考第8題：

賽龍舟是端午節(jié)的傳統(tǒng)活動。下列v-t和s-t圖像描述了五條相同的龍舟從同一起點線同時出發(fā)、沿長直河道劃向同一終點線的運動全過程，其中能反映龍舟甲與其它龍舟在途中出現(xiàn)船頭并齊的有（ ）

本題與新教材必修1 第32 頁第1 題龜兔賽跑很相似，考查運動學(xué)圖像。答案為BD。

（五）增加圖像數(shù)量，培養(yǎng)圖像應(yīng)用能力

新教材中增加了許多圖像，教學(xué)中要做到圖文并茂、數(shù)形結(jié)合，提高圖像的識別能力和應(yīng)用能力。

上面的三幅圖就是新教材增加的聯(lián)系實際的物理情境圖、介紹實驗的儀器實驗裝置圖、呈現(xiàn)物理量之間的關(guān)系圖。復(fù)習(xí)中要以圖像為專題，領(lǐng)悟其涉及的物理模型和相關(guān)內(nèi)容，回顧實驗儀器的使用與操作，看物理量關(guān)系圖理解圖像的斜率、面積、交點、截距等物理意義，從而快速通覽教材，提高復(fù)習(xí)效率。