高考理综物理综合题的特点及对教学的启示

2014-06-27熊建文

物理通报 2014年1期

艾静熊建文

(华南师范大学物理与电信工程学院广东广州 510006)

1 问题的提出

高考既是选拔性考试，又对日常教学有导向作用，因此高考命题要适应课程改革发展的需要，在紧抓基础、注重能力培养与提高的同时，提倡联系实际．近几年各地高考理综物理试题题型稳定，每年又有一些经典的新题涌现，特别是综合题新题的设计，更是得到广泛的关注和肯定；同时这些新题的出现给学生解题带来一定的困难．因此，把握新题命题规律，有利于教师提升自己的专业水平，改变以往套用题库的现象，深入钻研，提高个人命题能力；也有助于教师及时把握高考动态，指导学生积极备考；同时教师通过对新题命题的深入研究，指导学生学习相应的解题策略，提高学生解决实际问题的能力，培养、塑造学生良好的思维品质．

2 近几年高考理综物理综合题新题特点分析

近几年高考理综物理综合题在注重对信息的迁移能力考查的同时，对思维的灵活性和发散性上也提出了更高的要求．对新题特点进行分类，归纳其命题规律，力求做到学以致用、举一反三、触类旁通．

2.1 情境上灵活创新

问题情境具有来源广、表征方式多样化的特点．问题情境除取自以往的成题外，有的来源于教材，有的取自生活模型．表征方式呈现多样化，一道题中可能包含文字、图形图像、表格等多种表征方式，主要考查学生对信息解读和处理能力，将已有知识迁移运用到新情境中的能力．

资料中的相似题：如图1所示，位于竖直平面内的光滑圆弧轨道，半径为R，轨道的最低点B的切线沿水平方向，轨道上端A距水平地面高度为H．质量为m的小球(可视为质点)从轨道最上端A点由静止释放，沿轨道最下端B点水平飞出，最后落在水平地面上的C点处，若空气阻力可忽略不计，重力加速度为g，求：

(1)小球运动到B点时，轨道对它的支持力多大；

(2)小球落地点C与B点的水平距离x为多大？

图1

高考中的新题：(2010年高考江苏卷第14题)在游乐节目中，选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上，小明和小阳观看后对此进行了讨论．如图2所示，他们将选手简化为质量m=60 kg的质点，选手抓住绳由静止开始摆动，此时绳与竖直方向夹角α=53°，绳的悬挂点O距水面的高度H=3 m．不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，若水足够深．取重力加速度g=10 m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6．

(1)求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F；

(2)若绳长l=2 m，选手摆到最低点时松手落入水中．设水对选手的平均浮力f1=800 N，平均阻力f2=700 N，求选手落入水中的深度d；

(3)若选手摆到最低点时松手，小明认为绳越长，在浮台上的落点距岸边越远，小阳认为绳越短，落点距岸边越远，请通过推算说明你的观点．

图2

说明：对比就会发现，两道题本质上有相似之处，只是运用的问题情境不同，江苏卷在情境选取上更贴近生活，能较好地联系学生生活体验，同时也充满趣味性．可见高考题大多由经典习题改编而来，所不同的是将物理情景具体化、多样化，力求与实际生活联系更紧密．还有一些问题素材取自教材，如2011年浙江卷理综物理试题第25题，静电除尘问题等．

可见，高考新题并非无迹可寻，只要多看、多想、多总结、多反思，就能掌握本质规律，以不变应万变，同时在平常教学中应将各种抽象的物理题引导学生变形为能解决生活中的实际问题，既能掌握物理知识，又能学以致用．

2.2 形式上多样化创新

过程中涉及的问题形式更具开放性，有别于以往封闭型问题，有的问题是条件开放导致结论开放，有的是结论设置的方式导致的开放．在综合题中融入开放性元素，是适应新课标发展需要的改革，在促进学生深入理解基础知识和基本技能的同时，能更好地促进学生创造性思维能力的发展．

资料中的相似题:如图3所示，在xOy平面内，MN和x轴之间有平行于y轴的匀强电场和垂直于xOy平面的匀强磁场，y轴上离坐标原点4L的A点处有一电子枪，可以沿+x方向射出速度为v0的电子(质量为m，电荷量为e)．如果电场和磁场同时存在，电子将做匀速直线运动．如果撤去电场，只保留磁场，电子将从x轴上距坐标原点3L的C点离开磁场．不计重力的影响，求：

(1)磁感应强度B和电场强度E的大小和方向；

(2)如果撤去磁场，只保留电场，电子将从D点(图中未标出)离开电场，求D点的坐标；

(3)电子通过D点时的动能．

图3

高考中的新题:(2012年高考江苏卷第15题)如图4所示，待测区域中存在匀强电场和匀强磁场，根据带电粒子射入时的受力情况可推测其电场和磁场，图中装置由加速器和平移器组成，平移器由两对水平放置、相距为l的相同平行金属板构成，极板长度为l，间距为d，两对极板间偏转电压大小相等、电场方向相反．质量为m，电荷量为+q的粒子经加速电压U0加速后，水平射入偏转电压为U1的平移器，最终从A点水平射入待测区域．不考虑粒子受到的重力．

图4

(3)已知粒子以不同速度水平向右射入待测区域，刚进入时的受力大小均为F．现取水平向右为x轴正方向，建立如图所示的直角坐标系O-xyz．保持加速电压为U0不变，移动装置使粒子沿不同的坐标轴方向射入待测区域，粒子刚射入时的受力大小如下表1所示．

请推测该区域中电场强度和磁感应强度的大小及可能的方向．

表1 粒子射入受力大小

说明：第(3)问在设问方式上创新，不同于以往的封闭性试题，使问题更具灵活性和开放性．

理综物理综合题在设置问题时不再仅仅是“求”，部分问题以“讨论”“推测”“评价”“建议”“设想”等方式设置，体现试题在命题形式上力求积极创新．同时也启发教师在教学中开展创新教育．创新教育是一种旨在培养受教育者的创新意识、创新精神和创新能力的教育，充分调动学生认识与实践的主观能动性，以适应未来社会需要和满足学生主体充分发展[1]．

2.3 目的上针对性创新

问题设置更有针对性、更具应用性．注重理论联系实际，关注科学技术和社会，融入STS教育与问题中．在提高学生运用知识解决实际问题能力的同时，全面落实对“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”三维目标的考查，也使学生收获到课本上没有的生活经验，增长见识．

资料中的相似题:如图5所示，左端固定在墙壁上的轻质弹簧将一质量为M的小物块A弹出，物块A离开弹簧后与一质量为m的静止在水平地面上的小物块B发生弹性正碰，一切摩擦均不计，为使两者至少能发生两次碰撞，则m与M的比值应满足什么条件?

图5

高考中的新题：(2012年高考广东卷第36题)如图6(a)所示的装置中，小物块A和B质量均为m，水平面上PQ段长为l，与物块间的动摩擦因数为μ，其余段光滑．初始时，挡板上的轻质弹簧处于原长；长为r的连杆位于图中虚线位置；A紧靠滑杆(A和B间距大于2r)．随后，连杆以角速度ω匀速转动，带动滑杆做水平运动，滑杆的速度-时间图像如图6(b)所示．A在滑杆推动下运动，并在脱离滑杆后与静止的B发生完全非弹性碰撞．

图6

分析：该题联系了机械中的“曲轴连杆结构”装置．资料中大多运用压缩的弹簧将物块弹开，使物块获得一个初速度，高考中采用曲轴连杆结构装置，和后续物理过程结合得非常好，也使得问题的创设更具有创新性和延伸性．该题在考查学生对新情境的应变能力外，考题与实际生活的联系，使其针对性更强．同时也融入了STS教育，对学生的发展起到了很好的导向作用．

3 对教学的启示

通过对高考理综物理综合题新题命题特点的分析，为解决以往学生面对新题时得分低的现象，有效改善学生在解答综合题新题时出现的解题障碍，建议在日常教学中有意识地培养和提高学生的编题、选题、用题的能力．

3.1 具备基本编题的能力

一道好的习题应当立意清晰严密，文字流程简洁，不冗长又无纰漏．同时习题还应尽量留有展开的余地，启发思考[2]．

3.1.1 依据目标定新题

主要编制方式是根据考查目的确定题目的内容、形式、难度，利用平时积累的素材，逐步搜索并择定适当的物理情景，编制出适合需要的新题．

例如，考查中等难度的力学综合题，涉及到碰撞和竖直平面内的圆周运动．

(1)A球到达底端E点与B球发生碰撞前，对轨道的压力？

(2)若DE所对圆弧半径为R，GF所对圆弧半径为r，且R与r大小关系不确定，试对小球B的可能运动情况做定性分析．

图7

说明：该题考查了简单的弹性正碰规律，重点考查了无支持物情况下物体在竖直平面内做圆周运动相关知识的运用．本题的定量计算的要求不高，主要是考查学生的定性推理能力．问题设置层层递进，第(1)小问是常规送分题，但要注意研究对象的选取及牛顿第三定律的运用；第(2)问分析可知小球B最终有三种可能的情况：平抛、斜抛、在轨道内做往返运动．

自编题贵在平时积累素材，对平时教学中遇到的经典习题的设计进行分析，提取出其精华部分，如经典情境的选取、经典物理过程的设计、形式的经典等都能快速提升教师编题的能力，为自编题打下坚实的基础．

3.1.2 变成题为新题

成题是目前已有的题目，对成题进行适当的加工，如改变情境、重组综合、改变问题设置方式等都能起到推陈出新的目的．

教材中的素材：依据磁场对电流会产生作用力的原理，可制造一种新型武器——电磁炮．其原理如图8所示，把炮弹(导体)放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通以方向相反的大电流，此电流通过炮弹构成回路．这样，炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去[3].

图8

(1)炮弹能达到的最大水平速度？

(2)炮弹的最大水平射程？

(3)在炮弹达到最大速度的过程中，cd杆上产生的焦耳热？

图9

说明：该题的问题情境取自教材中关于电磁炮的相关知识的介绍，将圆周运动、双导体棒在磁场中运动、平抛运动组合，考查能量观点、动量守恒定律等规律的综合运用，难度较大，综合性强．

在编题过程中可以鼓励学生积极参与其中，学生参与编题一方面可以加深学生对知识的理解和对方法的熟练运用，锻炼其思维的灵活性，培养创新思维能力；另一方面教师通过分析学生在编题过程中出现的问题及时改进教学，同时也可能收获一些创意性的意见．

3.2 指导学生有效选题

学生应具备自己选题能力，新课标提倡自主学习，而自主学习中很重要的一点就是要自主选题．选题要有目的性、典型性、针对性、发散性、递进性、综合性．学生在选题过程中，一方面可使学生熟练掌握课程标准，也可促进学生对题目所涉及的相关知识和方法的深入理解，建立自己的评判标准，避免以往教学中由于目标不明确而导致部分学生盲目追求难题、新题的错误行为．