对2016年北京高考压轴题（第24题）创新物理情境的赏析

刘安澜　梁彦溪　梁吉峰

一年一度的高考物理压轴题目一向以其众多的研究对象、繁杂的运动过程、多角度的求解方法而成为检验考生的理解能力、推理能力、分析能力、演绎能力等方面的综合运用能力的重点题型.求解力学综合题对于学生物理思维的全面性、深刻性和灵活性显然是极大的考验，当然它也是众多的高考考生最为关住的内容之一.与全国其他省市的压轴题的特点相比，北京市的压轴题一般不在数学推演这个方面难为考生，而是以常规物理情境为背景侧重进行微观机理方面的考查，富有科研性和独创性.正由于其侧重于考查物理学科潜力而受到了诸多老师的首肯.例如2011年压轴题是在常规的物理情境的基础上创新引入全新的理解角度（电势图线角度）来考查学生的逻辑分析能力；2013年和2014年的压轴题则是通过对热现象、电现象和磁现象当中蕴含物理规律的微观本质进行深刻解读来考查学生的科学想象能力、物理思维的深刻性和严密的逻辑分析能力；或根据独创的全新物理情境（光电发电机）来考查学生通过类比方法对于物理核心概念和核心过程（电动势，电场中的匀变速运动）的深刻迁移理解；2016年的压轴题则是通过光线折射入球的常见光学情境引发学生对于动量定理这一力学核心规律进行深入思考.力学和光学的完美结合又一次诠释了北京压轴题目的全新的独创视角，难以被追踪和简单模仿.下面从三个角度对该题进行深度解读，以期对高考备考有积极的指导作用.

原题（1）动量定理可以表示为Δp=FΔt，其中动量p和力F都是矢量.在运用动量定理处理二维问题时，可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究.例如，质量为m的小球斜射到木板上，入射的角度是θ，碰撞后弹出的角度也是θ，碰撞前后的速度大小都是v，如图1所示.碰撞过程中忽略小球所受重力.

a.分别求出碰撞前后x、y方向小球的动量变化Δpx、Δpy；

b.分析说明小球对木板的作用力的方向.

（2）激光束可以看作是粒子流，其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动.激光照射到物体上，在发生反射、折射和吸收现象的同时，也会对物体产生作用.光镊效应就是一个实例，激光束可以像镊子一样抓住细胞等微小颗粒.

一束激光经S点后被分成若干细光束，若不考虑光的反射和吸收，其中光束①和②穿过介质小球的光路如图2所示.图中O点是介质小球的球心，入射时光束①和②与SO的夹角均为θ，出射时光束均与SO平行.请在下面两种情况下，分析说明两光束因折射对小球产生的合力的方向.

a.光束①和②强度相同；

b.光束①比②的强度大.

从总体上说，本题考查了动量定理这一力学核心规律在光学情境中的实际应用，彰显高考考查学科能力和物理核心素养的特点，独创性又一次得到了体现.这显然又是一道很好的压轴题.下面从三个角度给出精细的求解过程，以飨读者.

解（1）根据题目中“在运用动量定理二维问题时，可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究”的提示下，我们按照图3所示的平面直角坐标系进行正交分解：

综上所述，理解和求解北京物理高考压轴题的关键还是要在平日的教学过程中通过改变学习方式，真正做到课堂的主动权还给学生.教师可以根据课时内容设置一系列的可以逐次进阶的探究性问题链，形成一个“问题驱动线索”，帮助学生在积极思考和自主表达的过程中不断地领悟蕴含在物理现象和物理规律内部的深刻内涵以及物理规律的来龙和去脉，从而不断提升学生的物理学科核心素养.教师在教学过程中还要注重通过不同种类背景（力热电光原）的物理过程帮助学生不断提高物理思维方式的全面性、深刻性、灵活性、综合性甚至独创性，并且还要进一步指导学生在科学思维的过程中不断的领悟和深刻体验例如类比和等效等等物理科学方法的重要作用，从而达到“以例及类臻深阔，高速高效出正果.”的理想状态.