黄黎树
摘要: 高考复习备考课中注重科学训练是提高学生物理解题能力的必要途径,在高考复习中要重视回归课本,以双基为主,注重科学化的训练,狠抓主干知识,关注教材中素材的合理应用,提高高考复习课的课堂效率。分析近三年安徽省高考自主命卷新课标高考试题可以发现,物理试题的命制逐渐朝着紧扣教材、考查能力的方向发展,而能力的考查又主要体现在考查考生对基础知识的综合运用和解决实际问题的能力,考题中明显凸显了教材中素材的应用。分析命题中教材素材选用的特点,可在高考复习课中指导学生进行科学的训练,提高复习课的效率。
关键词: 教材素材高考复习科学训练
高考复习备考课中注重科学训练是形成学生物理学科能力的必要途径,但学生能力的提升并不仅仅是靠教师教出来的,还需要通过学生的反复练习进而内化来实现。这是因为学生从对外界信息的识别、分析、输入,到对内部存储的知识的检索、提取、迁移,然后按一定的程序有序地组合、加工,最终形成结果,是一个知识活化运用的复杂过程,只有通过多次重复才能被强化,进而形成某种学科能力。不训练或训练过少不能形成能力,科学的训练是形成能力的必要途径。因此,在高考复习中要重视回归课本,以双基为主,注重科学化的训练,狠抓主干知识,关注教材中素材的合理应用,提高高考复习课的课堂效率。
一
结合研究近三年安徽省高考自主命卷及全国其他省市新课标高考试题,我发现,物理试题的命制逐渐朝着紧扣教材、考查能力的方向发展,而能力的考查又主要体现在考查学生对基础知识的综合运用和解决实际问题的能力。2011年安徽省自主命卷理综物理学科考题明显突出了教材中素材的应用。如第17题通过介绍研究曲线运动弯曲程度的方法,依托斜抛运动考查向心加速度的相关知识,试题的背景取材于人教版的必修2第五章第七节中的一段文字;第18题考查的示波器原理,由选修3-1第一章第九节中讲述示波器的原理后面的“思考与讨论”的内容改编而成;第21题中的第三小题,由选修3-1第二章第八节《多用电表》中“说一说”栏目改编而成的。这在2009年、2010年高考试题中也有所体现,这种依托教材并发挥教材的作用的高考命题思想有利于新课程下的高中物理教学。
本文以近三年安徽省高考理综物理卷部分试题(兼顾其他部分省市考题)为例,分析命题中教材素材选用的几个方面。
1.试题素材来源于新课标教材中的内容。
教材是高中教学的蓝本,是高考命题的依据,高考命题依纲扣本,可最大限度地发挥高考对中学教学的导向功能。
例1(2011安徽理综卷第17题):一般的曲线运动可以分成很多小段,每小段都可以看成圆周运动的一部分,即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图1(a)所示,曲线上的A点的曲率圆定义为:通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆,在极限情况下,这个圆就叫做A点的曲率圆,其半径ρ叫做A点的曲率半径。现将一物体沿与水平面成α角的方向以速度υ■抛出,如图1(b)所示。则在其轨迹最高点P处的曲率半径是()。
(a) (b)
图1
A.■B.■C.■D.■
解析:本题以斜抛运动为载体,要求根据题干所提供的“曲率圆”和“曲率半径”等名词的定义,运用牛顿第二定律、匀速圆周运动的加速度公式、运动的合成与分解等知识来综合分析,从而解决问题。本题突出了中学物理的主干知识,以实际问题为出发点,考查学生构建物理模型和运用所学的知识分析、解决实际问题的能力。试题设计新颖、表述简约,所涉及的知识与方法是课本中重点介绍且学生应该理解的内容。结合题图,将该运动分解成水平方向的匀速运动和竖直方向的上抛运动,得到在运动的最高点P处,物体的速度为v■=v■cosα,物体受力为mg,由牛顿第二定律得到:mg=m■,有ρ=■。故选项C正确。此题是根据新课标必修2第21页内容改变的。一般曲线运动,轨迹各个位置的弯曲程度不同,在研究时可以把曲线分割成许多很短的小段(微元法),质点在每一小段的运动视为圆周运动,采用圆周运动的分析方法处理。此题考查曲线运动、向心加速度等知识点。
2.试题素材来源于新课标教材中的问题与练习。
教材上的“问题与练习”板块,是学生在平时学习中必须掌握的,也用来评价学习的效果。高考命题源于教材上的问题与练习,可抑制教辅泛滥,减轻学生负担。如2009年安徽省高考理综第21题(Ⅰ)来源于教材3-1第68页的问题与练习1。
例2(2009安徽省高考理综第21题Ⅰ):用多用电表进行了几次测量,指针分别处于a、b的位置,如图2所示。若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位,a和b的相应读数是多少?请填在表格中。
例3(2011新课标理综卷第20题):一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c。已知质点的速率是递减的。关于b点电场强度E的方向,下列图示可能正确的是(虚线是曲线b点的切线)()。
A B C D
解析:质点的速率是递减的,质点所受电场力一定做负功,所受电场力方向与运动方向夹角大于90°,所以图示可能正确的是D。此题是根据必修2第23页问题与练习第5题改编的。原题是汽车在水平公路上转弯,沿曲线由M向N行驶,速度逐渐减小,判断四个图中汽车转弯时所受合力的方向哪个是正确的。这启示我们,真正弄懂教材上的基础练习,举一反三,触类旁通,就可赢得高考。
例4(2007宁夏理综卷第17题):一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知()。
A.该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin(25t)V
B.该交流电的频率为25Hz
C.该交流电的电压的有效值为100■V
D.若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率是50W
解析:由正弦交流电的电压随时间变化的规律图像可知,该交流电的电压峰值为100V,有效值为U=■V=50■V,周期是T=0.04s,频率是f=■=25Hz,选项A、C错误,选项B正确;若将该交流电压加载阻值R=100Ω的电阻两端,则电阻小号的功率是P=■=50w,选项D正确。此题是根据选修3-2第36页问题与练习第4题改编的。原题是给出正弦式电流波形图,根据图像求周期、频率、电流的峰值、电流的有效值。这启示我们,对教材练习做适当改编延伸,真正弄懂教材上的基础练习,举一反三,触类旁通,就可赢得高考。
3.试题素材来源于新课标教材中的例题。
新课标教材上的例题不但教给学生解题方法、深化知识,而且给学生解题提供了典范。高考命题源于新课标教材上的例题,可最大限度地发挥教材例题的导向作用。
例5(2011北京理综卷第22题):如下图所示,长度为l的轻绳上端固定在O点,下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略)。
(1)在水平拉力F的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为α,小球保持静止,画出此时小球的受力图,并求力F的大小。
(2)由图示位置无初速度释放小球,求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力。(不计空气阻力)
解析:(1)受力图见右。根据平衡条件,应满足Tcosα=mg,Tsinα=F,拉力大小F=mgtanα。
(2)把最低点选作重力势能的零势面,设小球经过最低点时速度为v,运动中只有重力做功,系统机械能守恒,有
mgl(1-cosα)=■mv■。解得通过最低点时小球的速度大小v=■。
在最低点,设轻绳对小球的拉力F■,对小球,根据牛顿第二定律,F■-mg=m■,解得轻绳对小球的拉力F■=mg+m■=mgl(3-2cosα),方向竖直向上。此题是由必修2第7章第71页例题改变而来,原题是求小球运动到最低点时的速度。高考题做了适度拓展,增加了难度,考查了学生的相关学科知识与能力。
4.试题素材来源于新课标教材中介绍的与实际密切相关内容。
新课标教材,注重了知识和规律的形成过程,强化了学生探究和对知识的进一步深化。教材中介绍了一些常用仪器的原理,使物理知识与实际更加紧密结合,通过问题与练习、思考与讨论,把学生的被动学习转化为主动学习。例如选修3-1第3章第5节,介绍了电视显像管的工作原理,通过思考与讨论,深化学生对带电粒子在磁场中的偏转的认识。在近年的高考试题中,有很多试题的材料来源于教材,应用的都是高中物理的重点知识。
例6(2011安徽理综卷第18题):图(a)为示波管的原理图。如果在电极YY之间所加的电压按图(b)所示的规律变化,在电极XX之间所加的电压按图(c)所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是()。
图(a)
图(b)图(c)
ABCD
解析:此题考查示波管。带电粒子在电场中的运动等知识点。由电极YY之间所加的电压按图(b)所示的规律变化可知,在y方向图形从y=0开始且向+y方向运动;由在电极XX之间所加的电压按图(c)所示的规律变化可知,在x方向图形从-x半个周期开始,所以在荧光屏上会看到的图形是B。此题是根据新课标教材选修3-1第一章第35页中示波管的原理内容及其思考与讨论改编成的试题。新课标教材上的思考与讨论栏目是新教材的一大亮点,我们在教学和备考中要引导学生真正的“思考与讨论”,促进学生科学思维,培养学生应用知识的能力。
例7(2011安徽理综卷第15题):实验表明,可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随着波长入的变化符合科西经验公式:n=A+■+■,其中A、B、C是正的常量。太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如下12所示,则()。
A.屏上c处是紫光 B.屏上d处是红光
C.屏上b处是紫光 D.屏上a处是红光
解析:此题考查光的色散、折射率等知识点。由于屏上d处光偏向角最大,说明折射率最大,由:n=A+■+■可知d处光波长最小,因此d处光是紫光,a处是红光,选项D正确。此题是根据新课标教材选修3-4第十三章第69页中“折射时的色散”内容改编成的试题。光通过三棱镜的色散的内容初中就有所涉及,高中进一步深化,不但要知道现象,更要理解产生的原因。
5.试题素材来源于新课标教材上的新增栏目。
新教材中新增加了一些栏目。如:“做一做”、“说一说”、“科学漫步”、STS、思考与讨论和课题研究等,这些内容对拓展知识,启发学生思考、培养学生的科学素养和人文素养,具有重大作用,是新课标教材的一大亮点。在近年高考命题中,涉及这些新增栏目内容的试题很多。因此,在高考备考中要围绕重点知识,多加关注新增栏目,用足新教材,但不可抛开主干知识,人为增加难度,引入偏题、怪题和难题的误区。
例8(2011安徽理综卷第21题II(3)):下图是一个多量程多用电表的简化电路图,测量电流、电压和电阻各有两个量程。当转换开关S旋到位置3时,可用来测量;当S旋到位置时,可用来测量电流,其中S旋到位置时量程较大。
解析:当转换开关S旋到位置3时,和多用表的内部电源接通,可以用来测量电阻;当选择开关S旋到位置1、2时,表头并联分流电阻,可以用来测量电流,其中S旋到位置1时,并联的分流电阻较小,分流电阻上电流较大,电流表的量程较大;当选择开关S旋到位置5、6时,串联电阻较大,可以测量电压,其中选择开关S旋到位置6时,串联电阻较大,电压表的量程较大。此题来源于新课标教材选修3-1第2章第65页的“说一说”栏目。目前新教材上“说一说”栏目有很多可以作为高考命题的题源,教学和备考时要多加关注。
6.试题素材来源于教材知识的拓展和延伸。
作为选拔性考试的高考,为了增加区分度和高考的信度,一般不照搬教材内容进行考查,而是根据具体情况,对教材知识的进行适当的拓展和延伸,以考查学生灵活运用知识的能力。例如:考查研究匀变速直线运动实验,不直接考查速度图像,而考查x/t—t图像,考查测量电源电动势和内阻实验采用电流表和电阻箱与电池构成闭合电路考查I-R图像等。
例9(2010安徽理综第21题Ⅱ):太阳能是一种清洁、“绿色”能源。在我国上海举办的2010年世博会上,大量利用了太阳能电池。太阳能电池在有光照时,可以将光能转化为电能,在没有光照时,可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法,探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I-U特性。所用的器材包括:太阳能电池,电源E,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,开关S及导线若干。
(1)为了达到上述目的,请将图1连成一个完整的实验电路图。
(2)该实验小组根据实验得到的数据,描点绘出了如图2的I-U图像。由图可知,当电压小于2.00V时,太阳能电池的电阻(填“很大”或“很小”);当电压为2.80V时,太阳能电池的电阻约为Ω。
图1 图2
解析:(1)根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法,电路连接如图;
(2)在电压小于2.00V时,由图可知电流很小(几乎为零),由R=U/I可知,太阳能电池的电阻R很大;
(3)当电压为2.80V时,根据题图读出对应的电流I=2.8mA,由R=U/I得:R=1.0×10■Ω。
此题给出的太阳能电池相当于电阻,是教材知识的适当拓展和延伸,意在考查描绘伏安特性曲线的实验电路、伏安特性曲线的分析与相关计算处理等。高考命题源于教材,高于教材,体现高考的选拔功能。在高考复习中一定要关注教材知识的拓展和延伸,通过高考复习,使学生在知识和能力上有一个较大的飞跃。
二
总之,学生只有自己学才能学得会。国际物理教育委员会前主席焦塞姆说:“最好的老师,是让学生知道他们本人是自己最好的老师。”老师的责任是教会学生自己去获取知识,教师教的目的是让学生以后不再需要教师去教。教师的任务是创设情境激发兴趣、调动积极性,调控学习全过程。要实现这一目的,教师要明确每一节复习课的三维目标,准确把握重点与难点,要向学生介绍教学目标、教学任务和考点要求。课前必须采集问题形成学案,课堂落实,调动学生各种感官、促使学生深入思考,充分激发学生的自主学习意识,发挥习题的训练评价功能,使教师教得轻松学生学得快乐。结合多年的教学实践,要做到科学有效的练习达到最佳复习效果,我认为应做到以下几点:
第一,题目选择时,各题组要紧密围绕课时考点和复习目标,使基础知识、基本技能、基本方法、基本思想、解题规律螺旋式递进,这样符合学生的认知规律,有助于学生掌握知识的来龙去脉,加速从模仿到灵活运用的过程,使其深深印入学生的脑海中。
第二,题目的选编以考纲和课本为本,在历年的高考试题中选择。题目要精而活具有典型性、针对性、层次性和代表性,能起到巩固、强化、引领、示范作用。
第三,一组题目解完后,教师要带领学生回过头来反思:本题复习了哪些基础知识?应用了哪些物理方法?考查了哪些基本技能?体现了哪些物理能力?重温了哪些物理过程?渗透了哪些物理思想?哪道题可以推广拓宽、变式引申?哪些题可以一题多变?哪些题还存在一题多解?把后两个疑问交给学生,使他们不断反思,在反思中巩固、深化、提高,使他们的知识由点到面、由面到体,形成合理的知识结构。
第四,题目要能及时反馈教学信息以随时调控教学过程。学生练习完后教师要让学生当场了解解题过程,明晰正误,及时反馈。教师由此也能立即获得学生方面的信息,纠正强化,随时解决,不留“夹生饭”。这样教与学就避免了盲目性,教师及时了解学生掌握了什么,哪些学生掌握了,哪些学生还未掌握,等等,这样便可增强教学的针对性,提高教学的有效性。
综上所述,在高考备考中,我们要立足新教材,用足新教材,理解掌握高中物理的基础知识和基本技能,了解与高中物理知识相关的物理学史上的重大事件和著名物理学家的主要贡献,关注教材中的相关素材的合理使用与开发,创设情境,组编相应的试题,通过训练让学生认识物理知识的形成过程,使学生能够根据物理情境将实际问题物理模型化,能够熟练运用物理规律,形成灵活应用学科知识解决问题的能力。高考复习课中注重科学的训练,优化高考复习课效率,就能以不变应万变,在培养学生的学科能力的同时赢得高考。