高考试题在大学物理教学中的实用性及意义*

2016-09-20冯景华

物理通报 2016年9期

关键词：圆盘考试题中学物理

吴英　冯景华

(遵义师范学院物理与机电工程学院　贵州遵义　563002)

高考试题在大学物理教学中的实用性及意义*

吴英冯景华

(遵义师范学院物理与机电工程学院贵州遵义563002)

以大学物理电磁学部分的教学内容为例，通过实证研究，对高考试题在大学物理教学中的实用性进行探讨，指出高考试题在检测中学物理知识的掌握程度，确定大学物理的教学重难点；利用学生已有的知识结构，导入大学物理的新课；衔接中学物理与大学物理，对比不同的的研究方法；对比知识的广度和深度，激发学生的学习兴趣等方面具有的一定意义．

高考试题大学物理教学实用性

相对于中学物理的学习，大学物理的学习是一种上位学习．将中学物理与大学物理比较，研究的对象由简单到复杂，由特殊到一般；研究的方法和使用的工具由初等数学到高等数学；研究的目也不同，由只知其然到知其所以然，由了解知识到应用知识．因此大学物理是中学物理的继承与发展．高考试题具有丰富的学科内涵，在大学物理教学过程中，抓住大学物理与中学物理的衔接点，对高考试题进行适当挖掘，充分发挥每一道试题的功能和作用，从而促进大学物理的教学．

1　检测中学物理知识的掌握程度确定大学物理的教学重难点

在大学物理的教学过程中,大学教师必须了解中学物理的教学实际，了解授课班级学生对中学物理知识的掌握程度,才可以在教学中充分利用学生已有的知识结构, 提高他们对新知识的认同感[1]．许多大学物理教师采用问卷调查的形式，掌握学生对中学物理知识的学习层次[2,3]．而高考试题含括了中学物理中力学、热学、电磁学、光学、原子与原子核物理等每一个板块知识，因此在大学物理授课前，可以整理部分高考试题对学生进行测试，了解学生对该章节相关知识的掌握情况，从而确定大学物理学的教学重、难点．以大学物理[4]中电磁学内容(第十章、第十一章、第十二章)为例，将2010～2015年高考题中有关试题整理如表1，在新课前让学生进行测试，从测试结果进行分析，确定教学的重点、难点，对学生已经掌握的知识以复习略讲的形式进行，学生掌握不牢固的内容及新的知识采用精讲的方式进行教学，从而避免简单的重复教学．

表1电磁学部分新课前测试题

章节高考试题题号测试知识点第十章静电场2013年新课标Ⅱ卷第19题相关物理学史知识2013年新课标Ⅰ卷第15题点电荷的场强分布、电场强度(E)的矢量性2015年新课标Ⅰ卷第15题等势面、电势能、电场力的功2014年新课标Ⅱ卷第19题静电场电场强度与电势的关系2013年新课标Ⅰ卷第16题平行板电容器、带电粒子在电场中的运动第十一章电流和恒磁场2011年全国卷Ⅰ第15题长直电流产生磁场在空间的分布2014年新课标Ⅰ卷第15题通电直导线在匀强磁场中所受的安培力2015年新课标Ⅰ卷第14题带电粒子在磁场中的运动第十二章电磁感应和麦克斯韦电磁理论2014年新课标Ⅰ卷第14题电磁感应现象2012年新课标Ⅰ卷第20题感应电动势、楞次定律、安培力

2　充分利用学生已有的知识结构导入大学物理的新课

中学物理是大学物理基础．教师在大学物理的教学过程中可以通过高考试题，抓住新旧知识的联系，通过旧知识有目的地进行设疑导入新课，从而引导学生主动思考，积极建构新知识[5,6]．在讲授“电磁感应现象”一节时，可以利用2015新课标Ⅰ卷第19题引入新课．

如图1所示，1824年法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”．实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针．实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后．

教师以提出问题的方式引入新课.

问题1：圆盘上是否产生感应电动势(原题A选项)？

问题2：产生感应电动势的真正原因是什么？是圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动(原题B选项)？是在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化(原题C选项)？还是圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动？(原题D选项)．

图1　2015年新课标Ⅰ卷第19题

在讲授“带电粒子在磁场中的运动”一节时，用2014年新课标Ⅱ第20题引入新课.如图2，某磁谱仪部分构件的示意图．永磁铁提供匀强磁场，硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹．宇宙射线有大量的电子、正电子和质子，让这些粒子从上部垂直进入磁场．教师提出：

问题1：粒子在磁场中做怎样的运动，电子与正电子在磁场中的运动轨迹是否相同，偏转方向是否相同？(原题A，B选项)．

问题2：仅依据粒子的运动轨迹是否能判断此粒子是质子还是正电子(原题C选项)？

问题3：运动粒子在磁场中如果做圆周运动，运动轨迹的半径跟什么因素有关？粒子的动能越大，是否半径越小(原题D选项)？问题情境设置好后，教师引导学生带着问题进行新知识的学习．

图2　2014年新课标Ⅱ卷第20题

3　衔接中学物理与大学物理对比不同的的研究方法

大学物理的教学过程中，教师重在对比大学物理与中学物理不同的研究方法，从而引导学生站在更高的角度、或更加深入地理解相关的理论和知识．教师可以通过高考试题，从中学物理知识的局限性或特殊性出发，提出问题，在学生头脑中产生疑问，并以此为切入点，展开新知识的教学[7]．新知识的教授过程中，特别注重高中物理与大学物理对该问题的研究方法的对比,分析各自对该问题研究的相同点和不同点以及对该问题所作的结论性论述,使学生认识到大学物理不是高中物理的重复,而是在更高层次研究物理问题,从而使学生产生新奇感与求知欲，同时还可以检验学生对所学新知识的掌握程度[8]．

图3　2015年新课标Ⅱ卷第15题

例如在讲授“电磁感应”一节时，先由2015年新课标Ⅱ第15题引入新课，如图3直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上．请学生利用中学物理知识尝试回答问题：当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，穿过整个金属框的磁通量是否变化？金属框是否产生感应电动势？整个线框中是否有电流产生？学生回答的答案，教师暂不评价对错；教师再提出问题：金属框abc绕ab边以角速度ω逆时针转动时，若产生感应电动势，电动势的大小怎样计算？方向怎样判断？因为回路闭合，若有电流，电流的大小怎样计算？方向怎样判断？提出这些问题后，进入新课的学习．新课学习后，要求学生利用所学的知识分别计算εbc，εca，εab．当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，bc边、ca边切割磁力线，洛伦兹力提供非静电力产生动生电动势

在bc段上取线元dl，dl到b的距离为l，则

b为负极，c为正极，Ub

4　对比知识的广度和深度激发学生的学习兴趣

《非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求》从理念层次上确立了大学物理课程是高等学校理工科各专业学生一门重要的通识性、必修、基础课的地位，通过大学物理课程的教学，使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解，为进一步的学习打下坚实基础的同时，培养学生分析问题和解决问题能力，培养学生探索精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质的协调发展[9]．

表2高考试题与大学物理习题的对比

题目来源题干题目要求图示2011年全国卷Ⅰ第15题两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,且I1>I2,图中a,b,c,d为导线某一横截面所在平面内的4点,且a,b,c与两导线共面;b点在两导线之间,b与d的连线与导线所在的平面垂直. a,b,c,d4点中磁感应强度可能为零的场点2012年大纲卷第18题两根互相平行的长直导线过纸面上的M,N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流.a,O,b在M,N的连线上,O为MN的中点,c与d位于MN的中垂线上,且a,b,c,d到O点的距离均相等. a,b,c,d,O5点的磁感应强度第十一章作业11-11 两长直导线互相平行并相距d,它们分别通以同方向的电流I1和I2.A点到两导线的距离分别为r1和r2,如图所示.如果d=10.0cm,I1=12A,I2=10A,r1=6.0cm,r2=8.0cm. A点的磁感应强度