物理试题尽可能贴近实际——高考命题的新动向

吴必龙

(江苏省丹阳高级中学 江苏 镇江 212309)

近几年的高考试题内容不仅注意与高中新课程内容相衔接，而且进一步贴近时代、贴近社会、贴近考生实际，注重对考生运用所学知识分析问题、解决问题能力的考查．命题专家正在逐渐纠正过去重问题“理想化”模式的处理，轻问题现实条件下的思考与分析的不足，不时编制出了一些令人叫绝、贴近实际的试题，用来考查学生提取信息的能力、建模的能力、应用物理规律解决实际问题的能力以及对实际问题做出判断和解释的能力.这已成为高考命题的新动向．本文拟就此结合实例进行简要的分析．

1 贴近实际的研究对象

在中学物理习题中常见的研究对象都是比较理想化的，如力学的质点、轻质弹簧、单摆、弹簧振子，热学中的理想气体、分子的球模型，电学中的点电荷、理想电表、纯电阻等等.学生学习的物理规律也是比较理想化的，例如接触到的运动学规律都是以质点为研究对象，但在对实际问题的处理过程中，学生反而对该规律产生了怀疑，在解决火车过桥的时间问题时，火车能否看成质点？能否用质点运动的规律解决？学生在解决问题时产生了思维的“纠结”.在高考中也经常出现借助理想化模型研究实际情景的问题，考查了学生对问题的理解深度．

1.1 借助理想模型分析判断

【例1】(2011年高考浙江卷第16题)如图1所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800匝和n2=200匝的两个线圈，上线圈两端与u=51sin314t(V)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

A. 2.0 V B. 9.0 V

C. 12.7 V D. 144.0 V

图1

评析：本题中交流电源电压的有效值

如果看成理想变压器来处理，有

代入数据解得

U2=9.0 V

不少学生认为这就是理想变压器，不考虑实际情况，错误地选择B选项.但是，本题的铁芯不闭合，不同于课本中有闭合铁芯的理想变压器，会存在严重的漏磁现象，交流电压表的示数一定小于9 V．所以正确答案为选项A.

1.2 考虑真实状态严谨表述

【例2】[2012年高考广东物理卷第34(2)题]关于“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的问题中，弹簧自然悬挂，待弹簧稳定时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx.在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1～L6……

评析：题中对如何得到L0表述非常严谨，L0的长度已经考虑了弹簧的重力，它不是弹簧的原长，也就是说，题中的弹簧不能看作轻弹簧，但弹簧的相关规律仍可以使用．

1.3 根据对象差异重构模型

评析：题中的4个选项中均没有出现静电场的理想化模型——点电荷，学生通过对问题的重新认识，构建出电荷的模型，再运用点电荷的特点和规律，得到正确答案，这也是命题专家的高明之处．

2 贴近实际的题设条件

题设条件的理想化主要是为了简化对问题的研究.例如，宇航员在探测某星球时发现该星球带电,且带-Q电荷量,星球表面无大气.在一次实验中，宇航员将一个电荷量为q的小球置于离星球表面h高处，该小球恰好悬浮,宇航员又将该小球带到离星球表面2h高处,无初速度释放,则此带电小球将如何运动？在研究地球表面附近不太高处、无初速下落的物体的运动时，把局部空间看作一个重力强度为g的均匀重力场，不同物体下落时受到恒定的重力作用．在一定的条件下，才可以把重力看成是不变的，当超出这个范围时，不再满足规律成立的条件．原来库仑力与万有引力相等,可以看出r改变后方程仍成立,所以带电小球仍处于悬浮状态，这里的题设条件应选择合理的模型，具体问题具体分析．

2.1 次要因素成为解决问题的焦点

【例4】(2010年高考海南卷第12题)雨滴下落时所受到的空气阻力与雨滴的速度有关，雨滴速度越大，它受到的空气阻力越大.此外，当雨滴速度一定时，雨滴下落时所受到的空气阻力还与雨滴半径的α次方成正比(1≤α≤2)．假设一个大雨滴和一个小雨滴从同一云层同时下落，最终它们都______(填“加速”、“减速”或”匀速”)下落．______(填“大”或“小”)雨滴先落到地面；接近地面时，______(填“大”或“小”)雨滴的速度较小．

评析：题中的条件不再是阻力恒定，雨滴受到的空气阻力与速度有关，速度越大阻力越大，因此最终当阻力增大到与重力平衡时都做匀速运动.设雨滴半径为r，则当雨滴匀速下落时受到的空气阻力f∝rα，而重力

由于1≤α≤2，因此半径大的匀速运动的速度大，且先落地，小雨滴落地速度小．

又如2012年高考重庆卷第25题，关于“托乒乓球跑”的问题，给定了“球在运动过程中受到的空气阻力与其速度大小成正比，方向与运动方向相反”这个条件，求空气阻力大小与球速大小的比例系数k．问题中阻力也是变化的，在处理问题时，仍需要重新构建模型．

2.2 非线性条件下的定性分析

图2

【例5】(2013年高考上海卷第13题)足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行，如图2所示．用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图像是哪一个

评析：题中所给的磁场并不是匀强磁场，外部的磁场可以借助书本的通电螺线管的磁感线分布情况，根据磁感线的疏密对应磁感应强度的大小，得出通电螺线管外部中间处的磁感应强度最小，所以用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图像是选项C．

3 贴近实际的物理过程

自然界中各种事物的运动变化过程是极其复杂的，在物理学研究中，要首先分清主次，然后忽略次要因素，保留运动过程中的主要因素，这样就得到了过程理想模型，如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、自由落体运动、弹性碰撞、完全非弹性碰撞、恒定电流等．这样做简化了问题的处理，但是，近年的高考题所考查的物理过程又回归到实际情况，以考查学生处理问题的能力．

3.1 运动过程更贴近实际

【例6】(2013年高考上海卷第16题)汽车以恒定功率沿公路做直线运动，途中通过一块沙地．汽车在公路及沙地上所受阻力均为恒力，且在沙地上受到的阻力大于在公路上受到的阻力．汽车在驶入沙地前已做匀速直线运动，它在驶入沙地到驶出沙地后的一段时间内，位移s随时间t的变化关系可能是哪一个

评析：本题在受力上作了理想化处理，但物理过程进行了更贴近实际的处理，题中的位移随时间变化要具体问题具体分析.根据牛顿第二定律可知，驶入沙地后阻力突然增大，导致牵引力小于阻力，汽车开始减速，位移图像中图线的斜率先减小.由于汽车减速运动，由P=Fv知，速度的减小导致牵引力的增大，从而合力减小，加速度逐渐减小，直到加速度为零后汽车做匀速运动，所以选项A是正确的．

3.2 动态分析更贴近实际

【例7】(2012年高考江苏卷第4题)将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比，下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t的关系图像，可能正确的是

评析：题中的加速度不再是恒定的，而是随时间的变化而改变，加速度大小为

随着v的减小，则a一定减小，最高点处的速度为零，那么加速度一定为g，不可能是零，所以排除了选项B，D．

由于物体上升，速度减小且加速度减小，则速度减小得越来越慢，由

知，加速度和速度两变量是线性关系，则加速度减小得越来越慢，即a-t图像中，图线各点切线的斜率越来越小，所以选项C正确．

3.3 相互作用更贴近实际

【例8】(2013年高考江苏卷第5题)如图3所示，在水平面上，一白球与一静止的灰球碰撞，两球质量相等．碰撞过程的频闪照片如图所示，据此可推断，碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的百分之几？

图3

评析：这是一道碰撞问题，且题中的碰撞是一般的碰撞，并非课本中讲到的弹性碰撞、非弹性碰撞的理想化情况，更贴近实际.闪光照片的闪光时间是相等的，根据照片显示出的小球的间距可推知白球和灰球在碰撞前后的速度关系，再根据动能

可推知碰撞后白球和灰球与碰撞前白球的动能关系，进而可推知两球碰撞中系统损失的动能．用直尺可测量出照片中碰撞前白球的间距、碰撞后白球间距及灰球间距的比值约为1.5∶0.9∶0.9，设碰撞前白球的速度为v0，碰后白球速度大小为v1，灰球速度大小为v2，由于闪光时间是相等的，则速度之比为1.5∶0.9∶0.9，根据系统损失的动能

可解得