利用教材资源 激活学生思维

江苏 邱爱东

福建 黄军荣

利用教材资源 激活学生思维

江苏 邱爱东

福建 黄军荣

依据考纲，利用教材资源是当下高考命题中的一大特征，就2016年新课标卷三套试卷命题来说，如卷Ⅰ中的质谱仪（教材例题）、Ⅱ卷中的法拉第圆盘发动机（教材中的问题与练习）、Ⅲ卷中的与安培力有关的实验（教材演示实验），这种命题的方式年年皆有，所以，高考复习中要充分利用教材，激活学生的思维。

一、利用教材资源中的经典实验，激活学生思维

【例1】伽利略曾利用对接斜面研究“力与运动”的关系。如图1所示，固定在水平地面上的倾角均为θ的两斜面，以光滑小圆弧相连接，左侧顶端有一小球，与两斜面的动摩擦因数均为μ。小球从左侧顶端滑到最低点的时间为t1，滑到右侧最高点的时间为t2。规定斜面连接处为参考平面，则小球在这个运动过程中速度的大小v、加速度的大小a、动能Ek及机械能E随时间t变化的关系图线正确的是（ ）

图1

【解析】由牛顿第二定律可知，小球在两斜面的运动都是匀变速直线运动，两阶段的加速度都恒定不变，小球在左侧斜面下滑时的加速度较小，因此，A项错误，B项正确；小球的动能与速率的二次方成正比，因此，动能与时间关系图象是曲线，C项错误；由于小球在两斜面运动时的加速度大小不相等，因此，小球机械能与时间的关系图象不是连续曲线，D项错误。

【答案】B

【检索】物理学史及其研究方法是近年新高考命题的热点，就近5年新课标试卷看，五年五考，所以下列问题要回归教材，熟知理解。

人教版《必修1》P48伽利略对自由落体运动的研究；P68伽利略的理想斜槽实验；《必修2》P39月—地检验；P55追寻守恒量；《选修3—1》P6库仑扭秤实验；P37密立根实验——电子电荷量的测定；P95阴极射线管研究磁场对电子的作用；P99洛伦兹力演示仪；《选修3—2》P14法拉第的圆盘电动机；《选修3—5》P20α粒子散射实验；P30光电效应；P35康普顿效应；P51汤姆孙的测定电子比荷；P65三种射线在磁场中的运动轨迹等。

二、利用教材资源中的典型例题，激活学生思维

【例2】如图2所示电路，电源内阻不可忽略，R1＝10Ω，R2＝8Ω，当开关扳到位置1时，电压表的读数为2．0 V，当开关扳到位置2时，电压表的读数可能是 （ ）读数范围，根据题意可得到两式相比可得

图2

考虑极端情形：当r＝0时，U2＝U1＝2．0 V

由此可见，U2的取值范围为1．6 V＜U2＜2．0 V，对照选项可得答案为B、C。

【答案】BC

【点评】由上可见，利用解析法答一道选择题，费时费力，所以要另辟他径利用极值法。另外本题采用的单刀单掷开关，在电学实验中，常常采用这种接法贯穿于替代法中。

教材中的例题数量不多，但是其规范的作答以及严谨的分析都为我们树立了良好的标杆作用，所以利用教材例题结合平常练习培养规范作答是极为有效的得分良策。

三、利用教材资源中的演示实验，激活学生思维

【例3】一带正电的小球A，带电量为Q，在它右侧用丝线悬挂三个相同的、带电量均为＋q的小球，如图3所示，四个球的球心排列在同一水平线上。不考虑三个小球之间的相互作用力，下列说法正确的是 （ ）

图3

四、利用教材资源中的图象、图片，激活学生思维

【例4】如图4甲所示的电路，电动势E＝8 V，电阻R与一个电流传感器相连，传感器可以将电路中的电流随时间变化的曲线显示在计算机屏幕上，先将S接2给电容器C充电，再将S接1，结果在计算机屏幕上得到如图4乙所示的曲线，C点为图象上的一点，将该曲线描绘在坐标纸上（坐标纸上的小方格图中未画出），电流坐标轴每小格表示0．1 m A，时间坐标轴每小格表示0．1 s，曲线与AOB所围成的面积约为80个小方格。则下列说法正确的是 （ ）

图4

A．充电电流由a极板穿过电容器内部流向b极板

B．C点的坐标乘积表示电容器放电过程中流过电流传感器的电荷量

C．电容器充电完毕时，所带电荷约为8×10－4C

D．电容器的电容约为10－4F

【解析】电流逐渐减小，故为电容器放电过程，而充电电流由电源正极流向a极板，而不是由a极板穿过电容器内部流向b极板，故A项错误；整个图象曲线与坐标轴所包围的面积表示电容器放电过程中流过电流传感器的电荷量，故B项错误；根据图象的含义，因Q＝It，所以方格的面积表示为电容器放电量，也为充电的总电量，Q＝0．1×10－3×0．1×80 C＝8×10－4C，故C项正确；由C的定义式可得，故D项正确。

【答案】CD

【源头】图象中的面积在物理学中有特殊的含义，如v－t图象中的“面积”表示位移、a－t图象中的“面积”表示速度变化量；F－x图象中的“面积”表示功；F－t图象中的“面积”表示冲量，解决的策略是看清横、纵坐标并找出它们之间的关系结合图象解答。

【例5】两个物体A和B，质量分别为m1和m2，互相接触放在光滑水平面上，如图5所示，对物体A施以水平的推力F，则物体A对B的作用力等于 （ ）

图5

【解析】首先确定研究对象，先选整体，求出A、B共同的加速度，再单独研究B，B在A施加的弹力作用下加速运动，根据牛顿第二定律列方程求解。

将m1、m2看作一个整体，其合外力为F，由牛顿第二定律知F＝（m1＋m2）a，再以m2为研究对象，受力分析如图6所示，由牛顿第二定律可得F12＝m2a，以上两式联立可得，B项正确。

图6

【答案】B

【总结】连接体问题中力的“分配”规律：如图7所示，一起加速运动的物体系统，若力是作用于m1上，则m1和m2的相互作用力为。此结构与有无摩擦无关（有摩擦，两物体与接触面的动摩擦因数必须相同），物体系统在平面、斜面、竖直方向上此结论都成立。两物体的连接物为弹簧、杆结论不变。

图7

五、利用教材资源中的问题练习，激活学生思维

【例6】如图8所示为一辆自行车的局部结构示意图，设连接脚踏板的连杆长为L1，由脚踏板带动半径为r1的大轮盘，通过链条与半径为r的小轮盘（飞轮）连接，小轮盘带动半径为R的后轮转动，使自行车在水平路面上匀速前进。

图8

（1）设L1＝18 cm，r1＝12 cm，r2＝6 cm，R＝30 cm，为了维持自行车以v＝3 m/s的速度在水平路面上匀速前进，人每分钟要踩踏板几圈？

（2）假设自行车受到的阻力与速度成正比，当自行车以速度v1＝3 m/s匀速前进时，受到的阻力为f1＝24 N，当自行车匀速前进的速度为v2＝5 m/s，求人的蹬车功率是多少？

【解析】（1）设大轮盘转动的角速度为ω1，自行车后轮转动的角速度为ω2，人每分钟要踩脚踏板n圈，则

由r2ω2＝r1ω1，得ω1＝5 rad/s，则

（2）设自行车受到的阻力为f＝kv，匀速运动时，牵引力F＝f，

则f1＝kv1，f2＝kv2＝40 N，

有P＝Fv2＝f2v2＝40×5 W＝200 W。

【总结】解决传动问题主要有两个基本点，同轮或同轴不同轮上各点的角速度、周期、转速相同；与皮带相连的或直接接触的轮子边缘的线速度大小相同。

【例7】把小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A位置，如图9甲所示。迅速松手后，球升高至最高位置C（图丙），途中经过位置B时弹簧正处于原长（图乙）。忽略弹簧的质量和空气阻力。则小球从A运动到C的过程中，下列说法正确的是 （ ）

图9

A．经过位置B时小球的加速度为0

B．经过位置B时小球的速度最大

C．小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒

D．小球、地球、弹簧所组成系统的机械能先增大后减小

【解析】分析小球从A到B的过程中受力情况，开始时弹力大于重力，中间某一位置弹力和重力相等，接着弹力小于重力，在B点时，弹力为零，小球从B到C的过程中，只受重力。根据牛顿第二定律可以知道小球从A到B过程中，先向上加速再向上减速，所以速度最大位置应该是加速度为零的位置，在AB之间某一位置，A、B项错误；从A到C过程中对于小球、地球、弹簧组成的系统只有重力和弹力做功，所以系统的机械能守恒，C项正确，D项错误。

【答案】C

【总结】弹簧问题过程多变，可以为命题提供更多的空间。理解只要抓住三个特殊点，即原长、平衡位置和最低点，小球向下运动时具体分析如图10所示。

图10

六、利用教材资源中的“科学漫步”，激活学生思维

【例8】如图11甲所示是一种速度传感器的工作原理图，这个系统中只有一个不动的小盒子B，工作时小盒子B向被测物体发出短暂的超声波脉冲，脉冲被运动的物体反射后又被B盒接收，从B盒发射超声波开始计时，经时间Δt0再次发射超声波脉冲，图乙是连续两次发射的超声波的位移－时间图象，则下列说法正确的是 （ ）

图11

图12

【答案】AD

七、利用教材资源中的“课题研究”，激活学生思维

【例9】某海湾共占面积1．0×105m2，涨潮时平均水深20 m，此时关上水坝闸门，可使水位保持20 m不变。退潮时，坝外水位降至18 m（如图13所示）。利用此水坝建一座水力发电站，重力势能转化为电能的效率为10%，每天有两次涨潮，该电站每天能发出的电能是（g取10 m/s2）（ ）

A．1×108J B．2×108J

C．4×108J D．8×108J

【解析】涨潮时蓄水的水位保持20 m不变，退潮时，坝外水位降至18 m，水坝中共有M＝ρSΔh＝2×108kg的水，重心下降了Δh＝1 m，重力势能减少ΔE＝MgΔh＝2×109J，重力势能转化为电能的效率为10%，每天两次涨潮，故该电站每天能发出的电能是E电＝2ΔE×10%＝4×108J。

【答案】C

【点评】《必修1》中的拱桥（江苏高考出现）、《选修3—1》中的霍尔效应（江苏高考出现）、《选修3—2》中的变压器与二极管组合（新课标卷Ⅱ出现），诸如此类的皆能说明课题研究的重要性，这也与当下全国各校展开的轰轰烈烈的校本课程、课外活动匹配，体现了高考良好的导向作用。

（作者单位：江苏省江阴初级中学 福建省南平市光泽县第二中学）