例谈浙江高考理综物理试题的命题依据及特点

2015-07-25 08:03王亦敏
物理教师 2015年8期
关键词:物理试题电阻浙江省

王亦敏

(浙江嵊州市教研室,浙江 嵊州 312400)

如何提高高考复习效率以达到事半功倍的效果,是广大高三教师苦苦思索的问题.高考试题是高考命题专家经过长时间的思考编制出来的,是命题专家的创造,但任何创造都是有一定的思维起点的.组织高考复习的有效方法应该研究高考命题的源头和依据,以命题思维起点为基础.本文以浙江省理综物理高考试题为例,分析命题依据和试题特点.

1 高考理综物理部分命题的主要依据及应重点关注和研究的材料

《物理课程标准》明确了高中物理课程的性质、基本理念,提出了课程总目标和课程具体目标,课程标准对高考命题起着宏观上指导作用.《考试大纲》将《物理课程标准》的要求具体地转化为高考的考试性质、内容和形式、命题原则、题型、试卷结构等.上述《物理教学指导意见》是针对浙江教学和考生实际而编写的,它是全国《物理课程标准》结合浙江实际的具体化、明确化,既界定了基本要求,又界定了教学的较高要求,是浙江高考自主命题的依据.上述《物理教学指导意见》对教学的深广度进行了界定,说明中有很多内容是需要教师认真研究和把握的,以使高考复习具有更强的针对性.如在万有引力一章中虽然没有对“双星问题”明确不要求的说明,但在曲线运动一章的有“不要求分析与计算两个物体联结在一起(包括不接触)做圆周运动时的问题”的说明;在带电粒子在电场中的运动中有“不涉及两偏转电极同时加电压的情形”,因此示波器之类的涉及两个方向同时偏转的题型显然是不作要求的,如“带电粒子偏转运动问题只限垂直入射且偏转电极电压恒定情况”,因此偏转电压是方波,锯齿波等不恒定的问题也是不作要求的.另外,每年的高考考试说明中的样卷也是考前应重点研究的资料,高考样卷在试题题型、结构、难度等各方面提供了重要的参考信息.当然,研究高考理综物理试题的高考命题的思维起点,特别是近几年的高考试题特点,对提高物理高考复习的针对性是非常有效的.

2 研究近年高考物理试题及总体特点

浙江省的物理新课程高考从2009年开始自主命题,到现在已有6年了,命题经历了“将稳定放在第一位”到“在兼顾稳定的前提下逐步体现新课改理念”,再到“控制试卷难度,助推课程改革”和“重视物理理解,追求知行合一”的转变.浙江省的物理教学希望学生从“社会人”向“物理人”过渡,重视基于物理知识的分析、判断、和推理能力的培养,重视“见物思理”和基于基本知识的建模.通过6年的实践,浙江省的高考物理试题已形成了独特的风格,研究高考物理试题特点是提高备考复习实效的前提保证.笔者认为浙江省自主命题来理综物理试题主要有如下几个比较明显的特点.

2.1 试题重视物理知识的应用,体现物理与生活,社会与科技联系

图1

图2

分析:试题紧密联系科技或生活实际情景,且设计的问题贴近学生生活实际.让学生感受到基础知识和基本技能的重要性同时强调学以致用的能力.

题2.(浙江省2014年第17题)一位游客在千岛湖边欲乘游船,当日风浪很大,游船上下浮动.可把游艇浮动简化成竖直方向的简谐运动,振幅为20cm,周期为3.0s.当船上升到最高点时,甲板刚好与码头地面平齐.地面与甲板的高度差不超过10cm时,游客能舒服地登船.在一个周期内,游客能舒服地登船的时间是

(A)0.5s. (B)0.75s.

(C)1.0s. (D)1.5s.

分析:试题把生活中船的浮动与简谐运动联系起来,通过理论联系实际,引导学生在生活中学习物理知识.

2.2 试题注重建模和知识的综合运用

图3

题3.(浙江省2011年第14题)如图3所示,甲、乙两人在冰面上“拔河”.两人中间位置处有一分界线,约定先使对方过分界线者为赢.若绳子质量不计,冰面可看成光滑,则下列说法正确的是

(A)甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力.

(B)甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力.

(C)若甲的质量比乙大,则甲能赢得“拔河”比赛的胜利.

(D)若乙收绳的速度比甲快,则已能赢得“拔河”比赛的胜利.

题4.(浙江省2011年第16题)如图4所示,在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和n2=200的两个线圈,上线圈两端u=51sin314tV的交流电源相连,将下线圈两端接交流电压表,则交流电压表的读数可能是

图4

(A)2.0V.

(B)9.0V.

(C)12.7V.

(D)144.0V.

分析:上述第14题考查学生面对新的情景不能死记硬背,应该从原理和本质上理解物理问题,考查用基本物理方法建立模型处理实际问题的能力;而第16题要求考生不是只会简单地套用公式结论,而是应理解公式使用的条件,同时考查考生是否经历了理想变压器模型建立的过程体验.

2.3 试题重视对实验和实践能力的考核(真实、体验、过程)

笔者认为浙江省的高考物理实验试题特点主要体现在以下几个方面:试题关注学生的基本素养及实验体验,注重学生的思维,注重实验原理应用;基本仪器的选择和使用,照片实物成为常见形式;重视实验操作细节体验,注重实验数据图表的分析;描点作图成为经典,运用图像分析和处理问题多;注重实验结果的表达,对结论进行分析和评价.

题5.(浙江省2009年第22题)某学生从标称为“220V25W”、“220V300W”、“220V500W”的3只灯泡中任选1只,正确使用多用电表测量灯泡阻值如图5(b)所示.该灯泡的阻值是________Ω,标称的额定功率为________W.

图5

分析:本题学生如果只通过读数和计算就会得出错误的选择,应考虑灯泡在实际使用情况下电阻随温度变化了.让学生学习“真实”的物理,见物思理(重视模型的建立过程,让学生通过实验得到体验).

题6.(浙江省2013年第22题)采用如图6(a)所示的电路“测定电池的电动势和内阻”.

(1)除了选用图6(b)照片中的部分器材外,填选项

(A)还需要电压表.

(B)还需要电流表.

(C)还需要学生电源.

(D)不再需要任何器材.

图6

(2)测量所得数据如表1所示,用作图法求得电池的内阻r=________;

表1 6次测量的数据

(3)根据表1第5组所测得的实验数据,求得电流表内阻RA=________.

分析:本题突出考查了学生实验操作的体验,体现了探究性,通过作图处理实验数据,并通过分析得出结论,注重对实验结果的分析与解释能力的考查.

值得注意的是浙江省已明确提出“四基教学目标”,将人才培养所需要的“活动经历与实践经验”称为基本经历,与“基本知识、基本技能、基本思想”一起称为“四基教学目标”.“四基教学目标”的提出拓展了高考命题的思路,近几年的浙江试题对基本经历的考查不断出现,如2013年第25题的第(2)小题对在不改变潜艇结构的前提下,简述潜艇如何转弯?如何“倒车”?如果考生在生活中有推小推车和在水中划船的经历,就很容易解答.

2.4 试题注重作图和图表等数据表达方式

浙江省近几年物理试题加大了图像、图形的信息表达考查力度,可能是示意图,也可能是表达数据信息和变化趋势的图表.这增加了物理试题的相对难度,提高了试题的区分度和效度,对学生能力的甄别更加有效.每年除了个别选择题没用到图像外,其他各题都用了图像,2013年试卷中只有14题没有涉及到图像.

题7.(浙江省2011年第23题)如图7(a)所示,在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=1m的金属“U”型轨导,在“U”型导轨右侧l=0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间变化规律如图7(b)所示.在t=0时刻,质量为m=0.1kg的导体棒以v0=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1,导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1Ω/m,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g=10 m/s2).

图7

(1)通过计算分析4s内导体棒的运动情况;

(2)计算4s内回路中电流的大小,并判断电流方向;

(3)计算4s内回路产生的焦耳热.

分析:该题的设置非常巧妙,似乎要变磁场切割磁感应线,但设置数值让滑杆停在外面,用一张图将两个互不关联的问题联系起来.这就要求考生会看图,不为图像的表面形状所迷惑,由坐标系纵轴和横轴所代表的物理量,结合图像,认识图像所表达的物理意义;会用图,能够运用已知的物理图像抓住物理量的变化关系,对照题目的有关的定律、定理,阐述有关的物理问题;会换图,将同一物理过程的变化规律用不同的物理图像表达出来.会画图,根据题目的条件正确画出物理函数图像,能够将物理过程的变化规律用不同的图像反映出来.

2.5 开放性试题成为试题改革的重要方向

开放性试题是指能为学生提供广阔思维空间,可从多角度、多层次、多渠道展开思信的一类问题.近几年在浙江省高考试题中频繁出现,成为了试题改革的重要方向,相对于传统试题开放性试题更加灵活,所涉及的材料、创高级的情景,提出的问题等对考生来说十分新颖,能够给学生创设更大的思维空间.开放性试题的答案往往具有多样性、多元性,有利于学生创新意识、创新能力培养.开放性试题更倾向于对学生能力,尤其是学习潜能的考查,有利于素质高、能力强的优秀学生脱颖而出.这类试题的特点是允许学生从不同角度、不同层面回答问题,鼓励学生各抒己见,培养学生的创新意识和创新能力,同时开放性试题的解答过程中也强调基本的科学表述能力.

题8.(浙江省2010年第21-2题)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,某同学测得电流-电压的数据如表2所示.

表2 I-U 数据

图8

(1)用表2数据描绘电压随电流的变化曲线;

(2)为了探究灯丝电阻与温度的关系,已作出电阻随电流的变化曲线如图8所示;请指出图线的特征,并解释形成的原因.

分析:本题的第(1)小题考查学生的作图能力,第(2)小题属于开放性的问题,注重对实验结果的分析与解释能力的考查.大多数的考生只是回答电阻随电流增大而增大或随着温度升高电阻增加,没有对图线反映的物理现象作全面的把握,实际上电阻随电流增大;存在3个区间,电阻随电流的变化快慢不同;第1区间电流很小时,电阻变化不大;第2区间灯丝温度升高快,电阻增大快;第3区间部分电能转化为光能,灯丝温度升高变慢,电阻增大也变慢.

值得注意的是,这种开放性问答题在最近几年的压轴题中经常出现.

题9.(浙江省2012年第25题)为了提高自行车夜间行驶的安全性,小明同学设计了一种“闪烁”装置,如图9所示,自行车后轮由半径r1=5.0×10-2m的金属外圈、半径r2=0.40m的金属外圈和绝缘辐条构成.后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条,每根金属条的中间均串联有一电阻值为R的小灯泡.在支架上装有磁铁,形成了磁感应强度B=0.10T、方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁场,其内半径为r1、外半径为r2、张角θ=π/6.后轮以角速度ω=2πrad/s相对于转轴转动.若不计其它电阻,忽略磁场的边缘效应.

图9

(1)当金属条ab进入“扇形”磁场时,求感应电动势E,并指出ab上的电流方向;

(2)当金属条ab进入“扇形”磁场时,画出“闪烁”装置的电路图;

(3)从金属条ab进入“扇形”磁场开始,经计算画出轮子转一圈过程中,内圈与外圈之间电势差Uab-t图 像;

(4)若选择的是“1.5V、0.3A”的小灯泡,该“闪烁”装置能否正常工作?有学生提出,通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度ω和张角θ等物理量的大小,优化前同学的设计方案,请给出你的评价.

分析:本题第(4)小题,该“闪烁”装置能否正常工作?优化前同学的设计方案,请给出你的评价,是浙江省高考题开放性试题的典型试题.与此类似的还有2013年第24题第(4)小题比较|ΔEk左|与|ΔEk右|的大小,并说明理由.2013年第25题压轴题的第(3)小题:当潜艇以恒定速度v0=30m/s前进时,海水在出口处相对于推进器的速度v=34m/s,思考专用直流电源所提供的电功率如何分配,求出相应功率的大小等.

以上是新课改后浙江省高考物理试题的主要特点,认识这些特点对提高物理高考复习的效率是非常必要的.

1 2014年浙江省普通高考考试说明[J].浙江考试(增刊),2014(1).

2 梁旭.基于对学生错误进行认知诊断的教学[J].物理教学,2013(11):57-61.

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