高考中联系实际物理问题的探讨与研究

蒋建福

从近几年高考物理试题的演变和发展来看，联系实际的物理问题越来越突出，这体现了高考能力选拔作用。笔者从高考为物理教学提出了一个值得深思的问题，联系实际的物理问题的特点和解法和对联系实际物理问题的再认识等三个方面进行了探讨和研究。

一、高考为物理教学提出了一个值得深思的问题

高考把能力考核放在首位，要通过考查知识的运用来鉴别考生的能力的高低。解题是学习物理的重要环节，它对学生深入理解物理概念和规律，培养学生分析和解决问题的能力，并从中汲取广泛的知识有着不可替代的作用。但通常学生所接触到的物理习题都是被理想化了的问题，如理想模型和理想过程等。这就使相当一部分学生对发生在身边的活生生的实际现象无法做出最简单、最基本的解释和说明。虽然做了大量的习题，但分析和解决问题的能力没能得到相应的提高。近几年，高考试题中联系实际的物理问题较多，其目的就是引导广大教师注意理论联系实际，切实培养和提高学生运用所学知解决实际问题的能力。

二、联系实际的物理问题的特点和解法

许多联系实际的物理问题的突出特点是信息量、阅读量都很大，所涉及的物理量也较多，或者物理过程很复杂，背景材料和解决问题所需要的基本资料混合在一起，没有给出明确的物理模型，需要考生在大量阅读的基础上，从背景材料中筛选出有用的信息，建立理想化的物理模型，明确研究对象和物理过程，用相应的物理规律解决问题，这对学生的阅读理解、推理判断、分析综合的能力有了更高的要求。现举例分析如下。

1.由物理习题转变成的联系实际的物理问题。

【例1】 （2003年高考理综25题）自行车灯交流发电机线圈匝数N=800，面积S=20cm2，匀强磁场B=1.0×10-2T，发电机摩擦小轮、后车轮、小齿轮（与后车轮共轴）、大齿轮（中轴）半径分别为r0=1.0cm，R1=35cm，R2=4.0cm，R3=10cm，设摩擦小轮和后车轮不打滑。现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮转速ω3多大才能使发电机输出电压的有效值等于3.2伏特？

2.通过学生不了解，不熟悉的物理问题，给出全新的物理背景，要求学生将不熟悉的联系实际的物理问题与熟悉的物理规律相联系，从大量的背景材料中明确真正需要解决的问题，以已有知识为基础，通过想象，理解题目所叙述的全新物理图景，分析和认识全新物理过程所遵循的规律，建立理想化的模型，用已有的知识和方法解决新问题。

【例2】 （1999年上海高考题）天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而运动。离我们越远的星体，退行速度越大，也就是说，宇宙在膨胀。不同星体的退行速度，和它们离我们的距离成正比，即v=Hr，式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定。为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的。假设大爆炸后，各星体即以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远。这一结果与上述天文观测一致。

由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算式是T= 。根据近期观测，哈勃常数H=3×10-2米/（秒·光年），其中光年是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年龄约为 年。

3.以已有知识为基础，给出未知的、全新的物理知识，让考生当场学会新知识，并结合旧知识，分析新问题。

【例3】 （2000年上海高考题）阅读如下资料并回答问题：

自然界的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射。热辐射具有如下特点：（1）辐射的能量包含各种波长的电磁波；（2）物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射出的能量（可称为能流密度）越大；（3）在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。

处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果物理处于平衡状态，则能量保持不变。若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体。黑体能流密度与其绝对温度的四次方成正比：P0=σT4，其中常量σ=5.67×10-8w/（m2·K4）。

在下面的问题中，把研究对象简单地看作黑体。已知太阳半径Rs=6.96×108m，太阳表面温度Ts=5.77×103K，火星半径R=3.395×106m，火星绕太阳公转的轨道半径r=400Rs

（1）太阳辐射能量的大多数集中在波长为2×10-7m～1×10-5m范围内，求相应的频率范围。

（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？

（3）火星受到来自太阳的辐射可以认为垂直射到面积为πR2的圆盘上，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。

三、对联系实际物理问题的反思

1.物理教学的目的是培养和发展学生的能力，以往的教学往往只注重知识的传授，常进行大量习题训练，很少归纳总结所学的知识和方法，也很少联系实际，利用所学物理知识分析解决生活中的实际问题，结果学生只会套用死板模式和方法解题，没有深入理解物理的概念规律和方法。而引导学生分析解决联系实际的物理问题，更多地接触有实际背景的新问题，是解决教学中上述问题的有效方法之一。

2.从研究物理学的思路和方法来认识物理教学。物理学中许多基本理论和基本规律的建立，都是以某些能够反映事物或运动过程的本质特征的理想模型为基础的。平时我们仅仅做理想化了的物理习题，无法体会和理解，如何从大量繁杂的因素中，剔除非本质的因素，建立理想模型。通过分析解决联系实际的物理问题，认识、体会、理解建立物理模型的思路和方法，是中学生研究性学习过程中应该努力达到的目标。

总之，物理教学的本质应该是思路、方法和能力的培养，结合实际问题进行研究性学习无疑是值得努力探讨的。

（责任编辑 易志毅）endprint

从近几年高考物理试题的演变和发展来看，联系实际的物理问题越来越突出，这体现了高考能力选拔作用。笔者从高考为物理教学提出了一个值得深思的问题，联系实际的物理问题的特点和解法和对联系实际物理问题的再认识等三个方面进行了探讨和研究。

一、高考为物理教学提出了一个值得深思的问题

高考把能力考核放在首位，要通过考查知识的运用来鉴别考生的能力的高低。解题是学习物理的重要环节，它对学生深入理解物理概念和规律，培养学生分析和解决问题的能力，并从中汲取广泛的知识有着不可替代的作用。但通常学生所接触到的物理习题都是被理想化了的问题，如理想模型和理想过程等。这就使相当一部分学生对发生在身边的活生生的实际现象无法做出最简单、最基本的解释和说明。虽然做了大量的习题，但分析和解决问题的能力没能得到相应的提高。近几年，高考试题中联系实际的物理问题较多，其目的就是引导广大教师注意理论联系实际，切实培养和提高学生运用所学知解决实际问题的能力。

二、联系实际的物理问题的特点和解法

许多联系实际的物理问题的突出特点是信息量、阅读量都很大，所涉及的物理量也较多，或者物理过程很复杂，背景材料和解决问题所需要的基本资料混合在一起，没有给出明确的物理模型，需要考生在大量阅读的基础上，从背景材料中筛选出有用的信息，建立理想化的物理模型，明确研究对象和物理过程，用相应的物理规律解决问题，这对学生的阅读理解、推理判断、分析综合的能力有了更高的要求。现举例分析如下。

1.由物理习题转变成的联系实际的物理问题。

【例1】 （2003年高考理综25题）自行车灯交流发电机线圈匝数N=800，面积S=20cm2，匀强磁场B=1.0×10-2T，发电机摩擦小轮、后车轮、小齿轮（与后车轮共轴）、大齿轮（中轴）半径分别为r0=1.0cm，R1=35cm，R2=4.0cm，R3=10cm，设摩擦小轮和后车轮不打滑。现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮转速ω3多大才能使发电机输出电压的有效值等于3.2伏特？

2.通过学生不了解，不熟悉的物理问题，给出全新的物理背景，要求学生将不熟悉的联系实际的物理问题与熟悉的物理规律相联系，从大量的背景材料中明确真正需要解决的问题，以已有知识为基础，通过想象，理解题目所叙述的全新物理图景，分析和认识全新物理过程所遵循的规律，建立理想化的模型，用已有的知识和方法解决新问题。

【例2】 （1999年上海高考题）天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而运动。离我们越远的星体，退行速度越大，也就是说，宇宙在膨胀。不同星体的退行速度，和它们离我们的距离成正比，即v=Hr，式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定。为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的。假设大爆炸后，各星体即以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远。这一结果与上述天文观测一致。

由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算式是T= 。根据近期观测，哈勃常数H=3×10-2米/（秒·光年），其中光年是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年龄约为 年。

3.以已有知识为基础，给出未知的、全新的物理知识，让考生当场学会新知识，并结合旧知识，分析新问题。

【例3】 （2000年上海高考题）阅读如下资料并回答问题：

自然界的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射。热辐射具有如下特点：（1）辐射的能量包含各种波长的电磁波；（2）物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射出的能量（可称为能流密度）越大；（3）在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。

处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果物理处于平衡状态，则能量保持不变。若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体。黑体能流密度与其绝对温度的四次方成正比：P0=σT4，其中常量σ=5.67×10-8w/（m2·K4）。

在下面的问题中，把研究对象简单地看作黑体。已知太阳半径Rs=6.96×108m，太阳表面温度Ts=5.77×103K，火星半径R=3.395×106m，火星绕太阳公转的轨道半径r=400Rs

（1）太阳辐射能量的大多数集中在波长为2×10-7m～1×10-5m范围内，求相应的频率范围。

（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？

（3）火星受到来自太阳的辐射可以认为垂直射到面积为πR2的圆盘上，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。

三、对联系实际物理问题的反思

1.物理教学的目的是培养和发展学生的能力，以往的教学往往只注重知识的传授，常进行大量习题训练，很少归纳总结所学的知识和方法，也很少联系实际，利用所学物理知识分析解决生活中的实际问题，结果学生只会套用死板模式和方法解题，没有深入理解物理的概念规律和方法。而引导学生分析解决联系实际的物理问题，更多地接触有实际背景的新问题，是解决教学中上述问题的有效方法之一。

2.从研究物理学的思路和方法来认识物理教学。物理学中许多基本理论和基本规律的建立，都是以某些能够反映事物或运动过程的本质特征的理想模型为基础的。平时我们仅仅做理想化了的物理习题，无法体会和理解，如何从大量繁杂的因素中，剔除非本质的因素，建立理想模型。通过分析解决联系实际的物理问题，认识、体会、理解建立物理模型的思路和方法，是中学生研究性学习过程中应该努力达到的目标。

总之，物理教学的本质应该是思路、方法和能力的培养，结合实际问题进行研究性学习无疑是值得努力探讨的。

（责任编辑 易志毅）endprint

从近几年高考物理试题的演变和发展来看，联系实际的物理问题越来越突出，这体现了高考能力选拔作用。笔者从高考为物理教学提出了一个值得深思的问题，联系实际的物理问题的特点和解法和对联系实际物理问题的再认识等三个方面进行了探讨和研究。

一、高考为物理教学提出了一个值得深思的问题

高考把能力考核放在首位，要通过考查知识的运用来鉴别考生的能力的高低。解题是学习物理的重要环节，它对学生深入理解物理概念和规律，培养学生分析和解决问题的能力，并从中汲取广泛的知识有着不可替代的作用。但通常学生所接触到的物理习题都是被理想化了的问题，如理想模型和理想过程等。这就使相当一部分学生对发生在身边的活生生的实际现象无法做出最简单、最基本的解释和说明。虽然做了大量的习题，但分析和解决问题的能力没能得到相应的提高。近几年，高考试题中联系实际的物理问题较多，其目的就是引导广大教师注意理论联系实际，切实培养和提高学生运用所学知解决实际问题的能力。

二、联系实际的物理问题的特点和解法

许多联系实际的物理问题的突出特点是信息量、阅读量都很大，所涉及的物理量也较多，或者物理过程很复杂，背景材料和解决问题所需要的基本资料混合在一起，没有给出明确的物理模型，需要考生在大量阅读的基础上，从背景材料中筛选出有用的信息，建立理想化的物理模型，明确研究对象和物理过程，用相应的物理规律解决问题，这对学生的阅读理解、推理判断、分析综合的能力有了更高的要求。现举例分析如下。

1.由物理习题转变成的联系实际的物理问题。

【例1】 （2003年高考理综25题）自行车灯交流发电机线圈匝数N=800，面积S=20cm2，匀强磁场B=1.0×10-2T，发电机摩擦小轮、后车轮、小齿轮（与后车轮共轴）、大齿轮（中轴）半径分别为r0=1.0cm，R1=35cm，R2=4.0cm，R3=10cm，设摩擦小轮和后车轮不打滑。现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮转速ω3多大才能使发电机输出电压的有效值等于3.2伏特？

2.通过学生不了解，不熟悉的物理问题，给出全新的物理背景，要求学生将不熟悉的联系实际的物理问题与熟悉的物理规律相联系，从大量的背景材料中明确真正需要解决的问题，以已有知识为基础，通过想象，理解题目所叙述的全新物理图景，分析和认识全新物理过程所遵循的规律，建立理想化的模型，用已有的知识和方法解决新问题。

【例2】 （1999年上海高考题）天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而运动。离我们越远的星体，退行速度越大，也就是说，宇宙在膨胀。不同星体的退行速度，和它们离我们的距离成正比，即v=Hr，式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定。为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的。假设大爆炸后，各星体即以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远。这一结果与上述天文观测一致。

由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算式是T= 。根据近期观测，哈勃常数H=3×10-2米/（秒·光年），其中光年是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年龄约为 年。

3.以已有知识为基础，给出未知的、全新的物理知识，让考生当场学会新知识，并结合旧知识，分析新问题。

【例3】 （2000年上海高考题）阅读如下资料并回答问题：

自然界的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射。热辐射具有如下特点：（1）辐射的能量包含各种波长的电磁波；（2）物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射出的能量（可称为能流密度）越大；（3）在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。

处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果物理处于平衡状态，则能量保持不变。若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体。黑体能流密度与其绝对温度的四次方成正比：P0=σT4，其中常量σ=5.67×10-8w/（m2·K4）。

在下面的问题中，把研究对象简单地看作黑体。已知太阳半径Rs=6.96×108m，太阳表面温度Ts=5.77×103K，火星半径R=3.395×106m，火星绕太阳公转的轨道半径r=400Rs

（1）太阳辐射能量的大多数集中在波长为2×10-7m～1×10-5m范围内，求相应的频率范围。

（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？

（3）火星受到来自太阳的辐射可以认为垂直射到面积为πR2的圆盘上，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。

三、对联系实际物理问题的反思

1.物理教学的目的是培养和发展学生的能力，以往的教学往往只注重知识的传授，常进行大量习题训练，很少归纳总结所学的知识和方法，也很少联系实际，利用所学物理知识分析解决生活中的实际问题，结果学生只会套用死板模式和方法解题，没有深入理解物理的概念规律和方法。而引导学生分析解决联系实际的物理问题，更多地接触有实际背景的新问题，是解决教学中上述问题的有效方法之一。

2.从研究物理学的思路和方法来认识物理教学。物理学中许多基本理论和基本规律的建立，都是以某些能够反映事物或运动过程的本质特征的理想模型为基础的。平时我们仅仅做理想化了的物理习题，无法体会和理解，如何从大量繁杂的因素中，剔除非本质的因素，建立理想模型。通过分析解决联系实际的物理问题，认识、体会、理解建立物理模型的思路和方法，是中学生研究性学习过程中应该努力达到的目标。

总之，物理教学的本质应该是思路、方法和能力的培养，结合实际问题进行研究性学习无疑是值得努力探讨的。

（责任编辑 易志毅）endprint