密切联系教材彰显核心素养——2018年下半年浙江省物理选考压轴题鉴赏与拓展

俞国富

(杭州师范大学附属中学 浙江 杭州 310030)

2018年下半年浙江省物理选考第23题是一道电学综合题．在回旋加速器的基础上进行了改变,是一道传统的带电粒子在电磁场中的运动问题．它考查了牛顿第二定律、向心力公式、动能定理等知识点，覆盖面广，综合性强．试题陈题新出，颇有创新意识．笔者通过详细研究发现本题的设问还有各种多样性，似乎意犹未尽，现略加以拓展，旨在抛砖引玉，引起各位同行作深入的讨论，从而在物理教学中更好地培养学生的核心素养．

1 原题呈现

有一沿x轴可移动、粒子出射初动能可调节的粒子发射源，沿y轴正方向射出质量为m，电荷量为q(q>0)的粒子．t=0时刻，发射源在(x，0)位置发射一带电粒子．忽略粒子的重力和其他阻力，粒子在电场中运动的时间不计．

(1)若粒子只经磁场偏转并在y=y0处被探测到，求发射源的位置和粒子的初动能；

(2)若粒子两次进出电场区域后被探测到，求粒子发射源的位置x与被探测到的位置y之间的关系.

图1 回旋变速装置示意图

图2 两极板间所加电压随时间的变化

本题的特点，源于教材，但又高于教材，在书本回旋加速器内容的基础上加以变化，又是一个传统的带电粒子在电磁场中的运动问题．学生感觉并不陌生，符合中学生的口味，不失为一道好的压轴题．本题的一大亮点是进行变化后(在第2问中)带电粒子两次进出电场区域存在几种可能的情况．学生经常会丢三落四，只讨论一种情景而失分．这一提问考查了学生思维的严密性，对物理教学中培养学生良好的思维提出了更高的要求，彰显物理学科核心素养的命题导向，对教师的教学和学生的学习具有引领和指导作用．

2 试题拓展

本题的设问还可以拓展，笔者认为可以从粒子给定发射的初位置x0和初动能Ek0出发求解最后的出射位置．以下是试题拓展的几种情况．

(1)给定发射的初位置x0和初动能Ek0，求最后的出射位置y(不一定垂直y轴出射)--正向思维的例子.

1)若Ek0

粒子的轨迹如图3所示，则

图3 情况1)a的粒子轨迹图

粒子的轨迹图如图4所示，则

图4 情况1)b的粒子轨迹图

粒子的轨迹图如图5所示，则

图5 情况1)c的粒子轨迹图

d.若

粒子的轨迹图如图6所示，同理可得

其中

图6 情况1)d的粒子轨迹图

e.在上述基础上，随着x的增大，后续都是加速，依次在y轴正向与负向射出，可以给出入射位置区间的分段．

2)若qU0

则粒子轨迹图如图7所示.

图7 情况2)a的粒子轨迹图

则粒子轨迹图如图8所示.

图8 情况2)b的粒子轨迹图

则粒子轨迹图如图9所示.

图9 情况2)c的粒子轨迹图

d.上述基础上，随着x的增大，后续都是加速，依次在y轴正向与负向射出，可以给出入射位置区间的分段．

(2)假定发射的初位置x0很远，远离探测器，给定初动能Ek0，求动能随时间的变化——正向思维的例子.

3 试题启示

3.1 注重物理教材上原有素材的复习

从第23题压轴题的分析和拓展可以看出，书本上回旋加速器的基本原理必须搞清楚，只有这样才能把问题加以拓展，加以迁移，所以围绕教材，夯实基础，重视课本中的基本模型是物理教学的立足点，更是学生形成物理观念的灵魂所在．

3.2 注重迁移强化建模

高考压轴题强调理论联系实际，要求考生把实际情景转化为物理模型．这就要求物理教学中注重知识的联系，善于对比不同的问题，利用知识的迁移、科学的思维，通过建模过程解决各种问题．

3.3 注重物理核心素养的渗透与落实

高考物理压轴题非常注重在物理观念、科学思维、科学探索方面的考查．因此，我们在教学中要经常设置一些来源于生活实际、科技应用的问题情境．在学生探索解决问题中，能够渗透科学思维方法，建立正确的模型来加以解决，从而让学生深刻体验科学探究的愉悦过程．