读懂高中物理新教材 助力学生备战高考

刘 旭，侯贵民

（辽宁教育学院，大连教育学院）

2020 年教育部考试中心发布的《中国高考评价体系》确立了高考的核心功能为“立德树人、服务选才、引导教学”，其中“引导教学”就是要明确教学方向，贴近学习实际。2022 届的辽宁考生将是使用人教版高中物理新教材后的第一批考生，教师能够读懂和利用好新教材，把握教材内容，既是对新课标提出的物理学科核心素养的落实，又是适应高考评价体系要求的体现。

一、读懂物理新教材的特点

新教材内容更加丰富，增加了许多栏目，从多个方面进行了新的设计，能够较好地体现以物理学科核心素养为导向的教学理念。

（一）知识与方法相融合

高中物理中常用到归纳、演绎、类比等推理方法，新教材在许多章节内容中有意识地应用这些方法引导学生学习。如在学习库仑定律时渗透了类比万有引力定律的推理方法，在楞次定律的学习中渗透了归纳推理的方法，都是思想方法的隐性使用。

为了加强科学思维的培养，教材还在每册中都安排了一个“科学方法”模块，较为详细地介绍了科学方法。如新教材必修1中的“控制变量”，必修2中的“演绎推理”，必修3 中的“物理量之比定义新物理量”，选择性必修1 中的“分析与综合”，选择性必修2中的“抽象与概括”，选择性必修3中的“理想模型”，都是思想方法的显性提炼。

高考不仅考查物理知识的理解与应用，更注重对思想方法的考查，除了上面提到的科学方法，还有整体与隔离、等效替代、极限思想、图像法、类比思想等，都是常考的思想或方法。

如2021年大连市“双基”考试第7题：

万有引力定律和库仑定律都满足平方反比规律，因此引力场和电场之间有许多相似的性质，在处理有关问题时可以将它们进行类比。设地球质量为M，半径为R，引力常量为G，若取无穷远处引力势能为零，已知一质量为m的物体在距地心r处的引力势能为，类比电场力做功和电势能变化之间的关系，将物体从距地心r1处移到距地心r2处，引力做功为（ ）

本题考查类比思想，由于引力为变力，要类比电场力做功与电势能的关系，用引力势能的变化来求引力做功问题。答案为D。

（二）正文与旁批相结合

新教材为了建立正确的概念、揭示物理规律，不仅正文中有具体的问题和情境，在适当地方还会旁批，以深化物理观念的理解。

如在解释“质点”概念时，特意增加了旁批：“在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法。‘质点’这一理想化模型就是这种方法的具体应用”，提到了理想化模型。在学到“加速度”时，增加了旁批：“我们用两个物理量之比定义了一个新的物理量——加速度，它的物理意义与原来的两个物理量不同。用物理量之比定义新的物理量是物理学中常用的方法。”比值定义的物理量与作比的两个物理量无关，后面还有功率、电场强度、电阻、电容、磁感应强度等多个物理量都是采用这比值定义的。学习必修3“电势”时，增加了旁批：“多远是‘无限远’？在研究静电场的问题中，如果离场源电荷已经很远，以至于试探电荷已经不能探测到电场了，这点就可以算是‘无限远’”，可以更好地理解物理中的“无限远”。新教材中的旁批、“拓展学习”“科学漫步”等模块，是对物理学习内容的提炼、补充和扩展，高考复习中要进行关注。

（三）动手与动脑共探究

在实验探究上，新教材不是平铺直叙地讲述如何来实现这些研究，而是引导学生思考如何完成实验任务。在引导学生讨论清楚思路后，为了充分体现探究的思想，新教材并不是给出一个确定的操作方案，而是给出2～3 个参考案例，以体现完成同样的探究任务可以有不同方法的思路。如“探究加速度与力、质量的关系”“探究平抛运动的特点”等，都有多样的探究方案。

新教材增加了学生分组实验，同时还有许多演示实验，涉及实验仪器的使用、原理的理解、数据处理和误差分析等。教材中的实验是高考实验考查的基础，只有真正理解和掌握了这些实验，才能进行实验设计、实验创新。新教材还设置了“思考与讨论”“做一做”模块，从“动脑”与“动手”两个维度进一步开展理论探究和实验探究。

（四）态度与责任互渗透

新教材将态度与责任自然地融入到学科内容的学习中，在专门的模块中对科学家所表现出的优秀品质加以介绍。如必修1 中的“STSE”模块中有“从伽利略的一生看科学与社会”，介绍伽利略在研究工作中开科学实验之先河，奠定了现代科学的基础。

新教材注意体现科学本质的相关内容。如为了使学生认识“物理学的成果具有相对稳定性及普适性，但同时具有发展性和局限性”的本质特征，新教材在必修2 中专门指出：“相对论与量子力学都没有否定过去的科学，而只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形。”

二、读懂内容重难点与知识体系

新教材各个册别中的知识体系构成较为完整，重难点内容较为突出，具有较强的系统性与针对性。

（一）内容的重难点

匀变速直线运动规律、平抛运动、圆周运动、万有引力定律、牛顿运动定律、功能关系和动量守恒定律电场与磁场叠加、带电粒子在电场和磁场中运动、电磁感应的综合应用、闭合电路欧姆定律等，这些都是高中物理学习的重点和难点，也是高考必考的重点内容。

波的图像、光的折射与全反射、气体定律和热力学定律、氢原子模型、光电效应、核反应方程等，也是重点内容，会在高考中轮流进行考查。

（二）主要知识体系

新教材各个册别中的知识体系构成如图1所示。

图1 新教材各册中的知识体系构成

三、依据新教材特点备战高考

了解新教材的特点，有针对性地调整教学方向，有助于学生备战高考。

（一）增加问题引导，培养质疑创新能力

新教材在每节课的开始，都提出了一个有趣的、联系实际的问题，目的是引发学生主动思考，提出解决问题的办法，培养问题意识和良好的思维习惯。

为了加强质疑创新能力的培养，新教材改变原来以陈述为主的编写方式，通过提出问题、创设情境等引发学生的思考，使学生对问题中的部分观点产生质疑，提出自己解决问题的方法。在分析问题、探究规律时，不是指定某一种方法，而是要么给出开放的解决问题方法，要么给出开放性的课题让学生自主探究，要么提出问题让学生从正反两方面来阐述。在“科学漫步”“STSE”等模块中，也提出了一些开放性的问题。

在高考试题中可以看到这样的要求：“除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因。”像这样的试题，就具有开放性，答案可能是多样的，考生可以从多个方面思考产生误差的原因。平时的学习中敢于质疑，大胆提出问题，就有能力解决这样的开放性问题。

（二）重视联系实际，培养解决问题能力

学习物理不是为了做题，而是为了解决问题。新教材在引入问题、分析实例、概念规律的应用、习题设置等方面都有联系实际的情境。要能从情境中提出问题，建构物理模型，抽象出物理概念和规律，并在实际情境中应用物理知识解决问题。联系实际的情境有关于自然现象的，有关于日常生活的，也有关于科技发展的。如在学习“自由落体运动”时，从纸团和纸片下落开始来研究物体下落快慢；在得到“自由落体运动规律”后，有求运动员跳水时间、求小球下落时间等具体问题的习题；在学完“相互作用和物体的平衡”这一内容后，有研究空调外挂机三角形支架受力情况的习题；在学完“直线运动规律”这一内容后，有研究航母上舰载机运动的习题。

如2020年10月辽宁省调研卷第3题：

如图所示，一台空调外挂机用两个三脚架固定在外墙上，空调外机的重心恰好在支架横梁和斜梁的连接点O的上方，重力大小为G。横梁AO水平，斜梁BO跟横梁的夹角为θ，若斜梁长度可调整，调整斜梁过程中横梁始终水平，连接点O的位置保持不变，且认为斜梁对O点的支持力F1沿BO方向，横梁对O点的拉力F2沿OA方向。下列说法正确的是（ ）

A.斜梁长度增加，则F1、F2均增大

B.斜梁长度增加，则F1、F2均减小

C.斜梁长度调整过程中，F2始终大于G

D.斜梁长度调整过程中，F2始终大于F1

本题情境就是取自必修1 新教材第77 页第2题，考查物体平衡问题。答案为B。

对新教材中正文、例题和习题中涉及的情境，要加以关注，这些情境常常被用来作为命题的素材。

（三）建构知识体系，培养理解概念规律的能力

1.用后学知识理解前面所学内容

新教材的学习是由浅入深、层层递进、逐步提高的过程。在复习过程中，应该用后面所学知识方法，重新审视前面的内容，以加深对概念和规律的理解。

如先学习牛顿运动定律，后学习功能关系和动量冲量，复习中可以用功能关系和动量冲量等知识解决教材中前面的习题，这样能够体会解决物理问题思路的多样性，比较不同方法的优劣，从而可以选出更简捷的解题方法。

万有引力定律是在开普勒行星运动三定律基础上，结合牛顿第二定律和牛顿第三定律推导出来的。复习中可以反过来用万有引力定律来理解行星运动为什么遵守开普勒行星运动三定律。在比较围绕同一天体转动的行星或卫星运动时，研究周期与半径的关系，可以直接应用开普勒第三定律这样解决问题比用更快速。

2.从多方面梳理和建构知识体系

矢量是高中物理学习的重点和难点，高中物理学过的矢量主要有位移、速度、加速度、力、动量、冲量、电场强度、磁感应强度等8 个。矢量不在同一直线上时，其运算遵守平行四边形定则；矢量在同一直线上时，则用正负表示转化为代数加减。矢量是否相同要先比较方向，后比较大小。

如2021年1月辽宁适应性训练第9题：

电荷量相等的四个点电荷分别固定于正方形的四个顶点，O点是正方形的中心，电场线分布如图所示，取无限远处电势为零。下列说法正确的是（ ）

A.正方形右下角电荷q带正电

B.M、N、P三点中N点场强最小

C.M、N、P三点中M点电势最高

D.负电荷在P点的电势能比在O点的电势能小

本题考查电场叠加问题，涉及电场强度矢量合成。答案为AC。

再如位移、功、冲量、热量、电量等是过程量，用x=vt、W=Flcosα、I=Ft、Q=I2Rt、q=It等表达式计算过程量要注意匀速、恒力、恒定电流等条件，若变速、变力、变化电流时还需注意用平均值。

类似的内容还有功是能量转化的量度，如不同形式的能量变化分别用什么样的功来量度。教学中，要用不同的主题串联新教材中的内容，做好分类和归类，更好地构建知识体系，使学生加强对知识的理解和掌握。

（四）强调知识应用，培养习题适应能力

习题既是对知识的巩固、应用和扩展。新教材中有些知识放在正文中会增加教学内容，因此放在了习题中做为延伸。如必修3 第77 页第5 题，就是小量程电流表如何改装成多量程电流表，并且提供了两种电路，要求比较分析哪种更实用。这样的习题很容易会被改编成实验题。

新教材每节课后都有“练习与应用”，这些习题是对概念规律的基本应用。如新教材必修1第51页第6题，制作一把“人的反应时间测量尺”，是自由落体运动的应用。2018年全国理综III卷中第22题的实验题就改编于此情境。

新教材在每章后面“复习与提高”中增加了A、B两组习题，其中B 组难度稍大一些，适合高考等级性考试的需要。建议这两组习题一定要做好，特别是其中一些联系实际问题的情境，都是很好的命题素材。

如2021年广东省高考第8题：

赛龙舟是端午节的传统活动。下列v-t和s-t图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程，其中能反映龙舟甲与其它龙舟在途中出现船头并齐的有（ ）

本题与新教材必修1 第32 页第1 题龟兔赛跑很相似，考查运动学图像。答案为BD。

（五）增加图像数量，培养图像应用能力

新教材中增加了许多图像，教学中要做到图文并茂、数形结合，提高图像的识别能力和应用能力。

上面的三幅图就是新教材增加的联系实际的物理情境图、介绍实验的仪器实验装置图、呈现物理量之间的关系图。复习中要以图像为专题，领悟其涉及的物理模型和相关内容，回顾实验仪器的使用与操作，看物理量关系图理解图像的斜率、面积、交点、截距等物理意义，从而快速通览教材，提高复习效率。