探究质谱仪模型在考查学生物理能力上的作用

商熔钢 付蓉 王爱星

[摘 要] 质谱仪模型是高中物理选修3-1第三章中重点介绍的一个物理模型，也经常出现在高考物理卷的压轴题中。通过对2015年高考物理江苏卷中第15题的研究，以“五大能力要素”为背景来分析质谱仪模型的作用，并为教学实践提供建议。

[关 键 词] 高考物理；质谱仪； 能力探究

[中图分类号] G633.7 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）19-0160-02

一、背景与研究方法

近几年，质谱仪在高考物理江苏卷中出现的频率较高，说明其在高中物理学习中的重要性。在新一轮课改的大背景下，教学反对过于注重知识传授，强调培养学生以能力为主的核心素养。结合物理学科自身的特点和规律，建构出五大能力要素的学习目标：（1）观察、实验能力；（2）物理想象能力；（3）物理思维能力；（4）物理运算能力；（5）运用物理知识的能力[1]。本文着重讨论分析了以质谱仪模型命制的压轴题，考查学生对五大能力要素的掌握。

二、考题再现

例题 一台质谱仪的工作原理如下图所示，电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场，其初速度几乎为零，这些离子经过加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在底片上，已知放置底片的区域MN=L，且OM=L。某次测量发现MN中左侧2/3区域MQ损坏，检测不到离子，但右侧1/3区域QN仍能正常检测到离子。在适当调节加速电压后，原本打在MQ的离子即可在QN检测到[2]。

（五）运用物理知识的能力

中学物理知识是高校进行物理学习和研究的基础，高考作为大型的人才选拔考试，其注重考查学生基础知识的掌握程度，要求学生理解物理概念和規律的含义和意义，并对相关知识加以区分和联系。

高考时，很多学生已经能构建较完整的物理知识体系。该题的物理情境是质谱仪，虽然它有多种变式模型，但大致结构是相似的，主要考查带电离子在电场和磁场中的运动，涉及电场力、洛伦兹力、动能定理和圆周运动等重要力学知识，此类多过程的题目历来是高考的热点题型[5]。本题的研究对象是大量质量不同的离子，只需要在针对每个物理过程进行分析和运用物理知识建立数学关系时，考虑到参数变化导致的不同结果就行了。

四、结论

（一）立足教材，继往开来

结合近三年江苏卷压轴题，不难发现高考试题已经揭掉了“偏、难、怪”的外衣，回归教学的本质，尊重教材，尊重学生的基础和能力。但不是停留在拼凑知识点的阶段，而是在传承中寻求突破，实现创新。在教学中，教师要通过学习情境的创设，将教材与物理科学、技术进行联系，发挥学生的主观能动性，有目标地培养他们自主构建知识体系的能力。

（二）落实规范，稳中求新

高考压轴题设置多个设问，环环相扣，难度逐层推进。在平时学习中，加强学生解题规范性训练，从参数变量的设定，到理解并准确地表达物理过程、选择合适的物理公式，再运用数学知识进行计算，最后给出答案，要求书写规范，条理清晰。规范性的训练，同时也是物理能力的训练。

参考文献

[1]邢红军，刘烁，张抗抗.核心素养视域下初中生物理能力表现研究[J].课程·教材·教法，2017（8）：163-168.

[2]佚名.2015年普通高等学校招生全国统一考试（江苏卷）说明[M].江苏凤凰教育出版社，2014.

[3]丁冠锋，陆建隆.2008-2016年江苏高考物理实验试题量化分析及启示[J].物理教师，2017，38（5）：87-89.

[4]蔡挥剑.质谱仪的物理学原理[J].中学物理教学参考， 2005（10）：59.

[5]吴强.对教科书中一道质谱仪例题的探究与拓展[J].中学物理教学参考，2011（3）：17-21.