一道中考材料信息题的解析及启示

洪从兵

（盐城市毓龙路实验学校，江苏 盐城 224001）

2014年江苏省盐城市中考物理试卷的压轴题仍为材料信息题.这道题情景新、知识活、能力要求高，以日常生活中学生熟悉的电动自行车为背景创设物理情景，要求学生通过阅读、理解、思考和分析筛选出相关的信息，把实际问题抽象为物理问题，建立物理模型，然后利用题干中的相关信息去解决问题.这道题能较好地考查学生的读题审题能力，获取、分析、处理和利用信息的能力，应用物理知识分析与解决问题的能力以及对新知识的加工与迁移能力.由于平时教学中对这方面的重视不够，学生的得分率相对较低.下面将笔者对这道题的解析和思考与大家一起分享，期望对材料信息题的教学能起到一定的作用.

1 试题解析

原题.（2014年江苏盐城卷第27题）阅读短文，回答问题：

电动自行车是如何调速的

常用电动自行车调速系统主要由磁铁、霍尔传感器、控制器和开关S 4部分组成.

霍尔传感器是将磁信号转变成电信号的装置，它产生的电压U0随磁场增强而增大.在转动电动自行车手柄旋转套时，旋转套中磁铁与固定在手柄中的霍尔传感器的距离发生改变，使U0发生变化.

控制器的作用是将自身产生的电压U1与霍尔传感器的电压U0比较后，输出控制电压US，控制开关S的通断，当U1＜U0时，US＝1V，图1中开关S闭合；U1＞U0时，US＝0，S断开.

电动自行车正常行驶时，U1的大小随时间周期性变化，如图2所示，控制器输出的US使开关S交替通断，每min约1万次.U0不同，每次开关S闭合与断开时间的比值就不同.电动机的转速与每次S闭合与断开时间的比值相对应.

图1

图2

（1）控制电压US＝1V时，电动机中______（有/无）电流通过.

（2）如图3所示，将霍尔传感器从条形磁铁的S极附近水平移动到N极附近.在此过程中，霍尔传感器产生电压的变化情况是_________.

图3

（3）U1的变化周期T约为___ .

（A）6×10－6s. （B）6×10－3s.

（C）6×10－2s. （D）6×10－1s.

（4）图4中折线A和直线B分别是U1和U0随时间变化的关系图线.在图5中画出US随时间变化的关系图线.

图4

图5

（5）电动自行车在行驶过程中，转动手柄旋转套后，车速增大，与转动前相比，下列判断正确的是________.

（A）霍尔传感器产生的电压U0减小.

（B）磁铁与霍尔传感器的距离减小.

（C）每次S闭合与断开时间之比变小.

（D）每次S闭合与断开时间之和变大.

解析：本题以电动自行车为载体，要求学生有较强的阅读分析能力.通过阅读短文和对题中图像的分析，考查学生阅读分析能力、获取信息能力、分析判断能力、分析及绘制图像能力、科学推理能力等.设计的几个问题层层递进，梯度明显，通过全新的情景，真正考查了学生的综合能力和物理素养，是一道能力立意，很有价值的压轴题.

第（1）、（2）问比较简单，属于容易题，重点考查学生通过阅读提取有效信息的能力.第（1）问考查学生是否理解“控制电压”的问题，可直接选择试题中给出的相关信息“US＝1V，图1中开关S闭合”，判断出US＝1V时，开关处于闭合状态，即电动机工作，电动机中有电流通过.第（2）问考查“霍尔传感器”的原理及条形磁铁周围磁场强度的分布情况，可选择试题中给出的相关信息“霍尔传感器是将磁信号转变成电信号的装置，它产生的电压U0随磁场增强而增大”，再根据霍尔传感器从条形磁铁的S极附近水平移动到N极附近过程中，磁场由强变弱再变强的情况，分析判断出霍尔传感器产生电压U0变化情况是先减小后增大.

本题的难点在第（4）、（5）问，学生得分率较低.第（4）问重点考查学生通过阅读提取有效信息的能力、分析判断能力和分析及绘制图像能力.可根据试题中给出的“当U1＜U0时，US＝1V，图1中开关S闭合；U1＞U0时，US＝0，S断开”信息.再根据所给的图4分析比较U1与U0的大小关系，判断出在0～t1、t2～t3、t4～t5、t6～3T内U1＜U0，US＝1V，在t1～t2、t3～t4、t5～t6内U1＞U0，US＝0.即可在图5中即可画出US随时间变化的关系图线.第（5）问重点考查学生通过阅读提取有效信息的能力、分析判断能力和科学推理能力.这一问的另一个难点在于考查学生逆向思维的能力和知识的迁移能力.学生要根据车速增大反过来分析思考具体原因并作出判断.在解题时可采取以下步骤：第1步，先判断每次S闭合与断开时间之和为1个周期，是一个定值，所以（D）选项错误.第2步，根据“电动机的转速与每次S闭合与断开时间的比值相对应”可知，电动机通电时间与断开时间的比值越大转速越快，车速越大，所以（C）选项错误.第3步，根据图像4可知，如果U0减小时，图像4中的直线B下移，U1＜U0的时间变短，US＝1V的时间变短，即通电时间变短，根据第2步的分析可知车速变慢，所以（A）选项错误.这一步中车速的变化与U0的变化关系是隐含在信息中的，学生不容易发现，不少学生对（A）选项无法进行分析，导致选择错误而失分.第4步，由第3步分析可知要使车速增大，U0要增大.再根据“霍尔传感器是将磁信号转变成电信号的装置，它产生的电压U0随磁场增强而增大”可知，磁场应增强，磁铁与霍尔传感器的距离要减小，所以（B）选项正确.

答案：（1）有；（2）先减小后增大；（3）（B）；（4）如图6所示；（5）（B）.

图6

2 教学启示

从试题的解析过程可以看出，材料信息题的特点是“题在书外、理在书中”，无论材料情境有多新，起点有多高，但落点一定在教材的基础知识中.为使学生顺利解答并获得较好的成绩，这就要求教师在教学中关注科技，联系实际，拓宽视野，增加学生的课外阅读量，留意现实生活中的物理问题，活化物理基本知识，注重学生素质和能力的培养.

2.1 加强引导，树立学生解题的信心

材料信息题虽然难度较大，有很好的区分度，但也有明显的梯度.前面的几个问题往往都是比较容易的，只要学生有一定的耐心，从所给材料中筛选出相关信息，稍加分析便可顺利求解出正确答案.所以一定要鼓励学生树立信心，大胆动笔，争取拿到适当的分数.

2.2 拓宽视野，关注科技与日常生活

材料信息题一般来说材料背景都比较新颖，是以人类生产实践、生活实际、科技热点中的某个问题或事件为情景提供一些信息，在平时的练习中基本不可能见过原题的模型.如果学生平时没有或很少接触这类新颖的素材，进入考场见到这样的习题自然而然地就会紧张，感觉无从下手.所以平时的教学中要有意识地拓宽学生的视野，关注一些科技前沿信息，关注日常生活，帮助学生从这些材料中提取信息，建立物理模型.这样学生再解答材料信息题时，尽管材料信息是新颖的，但学生具备了一定的经验，就能够分析提取信息，建立模型，进而解决问题.

2.3 注意训练，指导解题方法与策略

材料信息题文字量大，涉及内容广泛，所提供的信息有的与需要解答的问题有关.有的是多余的，有的又是隐蔽的.因此，在平时的教学中要加强此类习题的训练，要有意识地对学生进行专项训练，指导解题方法与策略，培养学生阅读能力、信息提取和加工能力、建模能力、分析推理能力、知识迁移能力、解决实际问题能力等.从这道材料信息题的解析可以总结出求解此类习题的基本方法.

（1）泛读信息.通过阅读了解题目提供材料的主要内容，如试题中的电动机调速系统的组成、霍尔传感器的原理、控制器的作用及电动机的调速的方法等，还要了解试题考查的几个问题，并分析它可能与哪些物理知识相关联，为解决具体问题做好基础性工作.

（2）精读信息.仔细阅读所提供的信息，有些地方要详读、反复读，通过阅读把题目中的背景抽去，丢弃与问题无关的干扰信息，解决基础性问题.具体地讲，就是针对题目所设问题从材料中筛选出相关信息，从试题的解析过程可以发现，试题的前两个问题就和材料中的某一句信息直接相关，只要找准相关信息，理解相关信息的内涵，基础性问题就很容易解决.

（3）分析信息.对于一些综合性问题的求解，首先要提炼出物理模型，再对相关的一处或几处信息进行综合分析、判断和推理，并将学习过的方法迁移过来，就能解决问题.例如试题中的后3个问题，首先需要学生提取有效信息，分析出隐含条件，建立模型，再针对具体问题利用所学知识进行分类求解.