低起点,高要求,分层次,选人才——以2019年浙江选考物理第22题为例

王进峰

(嘉兴高级中学，浙江 嘉兴 314000)

2019年浙江物理选考试卷整体难度平稳,区分度较高,学生和教师的评价都较好,其中电磁感应部分的计算题第22题不落俗套,考查主干知识,分层递进,考查的知识全面,重点突出．

原题.如图1所示,倾角θ=37°、间距l=0.1 m的足够长金属导轨底端接有阻值R=0.1 Ω的电阻,质量m=0.1 kg的金属棒ab垂直导轨放置,与导轨间的动摩擦因数μ=0.45．建立原点位于底端、方向沿导轨向上的坐标轴x．在0.2 m≤x≤0.8 m区间有垂直导轨平面向上的匀强磁场．从t=0时刻起,棒ab在沿x轴正方向的外力F作用下,从x=0处由静止开始沿斜面向上运动,其速度v与位移x满足v=kx(可导出a=kv),k=5 s-1．当棒ab运动至x1=0.2 m处时,电阻R消耗的电功率P=0.12 W,运动至x2=0.8 m处时撤去外力F,此后棒ab将继续运动,最终返回至x=0处．棒ab始终保持与导轨垂直,不计其它电阻,求:(提示:可以用F-x图像下的“面积”代表力F做的功,sin37°=0.6)

图1

(1) 磁感应强度B的大小;

(2) 外力F随位移x变化的关系式;

(3) 在棒ab整个运动过程中,电阻R产生的焦耳热Q．

(1) 试题特点.

① 覆盖面广,考查主干.本题涉及受力分析、平衡条件、牛顿运动定律、安培力、电磁感应、闭合电路、功率、功能关系、图像问题等,知识点考查全面,信息量较大．考查了电磁感应,包括动生电动势、感应电流、闭合电路、电功率等知识点．

② 层层深入,易于上手.与往年注重生活化的情境试题不同,今年的题目单刀直入,不拖泥带水,直接给出模型,注重对学生分析物理过程的考查,省去了根据实际情形进行抽象建模的过程．问题设计合理,学生易于上手做题,问题的难度逐步提升,学生的思维能力考查也步步深入,体现一定的层次和梯度．

③ 学以致用,利于选拔.该题入手易,全解难,过程繁琐,受力多,涉及的能量多,要快速正确解答是有难度的．一定要有清晰的思路,强大的运算能力,出众的逻辑推理能力,所以题目很好地体现选考的选拔功能．题目考查学生的理解、建模、迁移、数学运算各方面的能力,题型常规但问题设计巧妙,起点低但是要求高．

(2) 具体评析.

① 基础入手,知识方法全面考查.第1问涉及的知识点是电磁感应杆切割产生电动势、闭合电路、电功率．从电功率入手,求解电流,再根据电磁感应求磁感应强度,计算虽不难,但是数据不是整数,学生会怀疑自己的计算有问题而出现畏难心理．

② 能力分层,分类讨论体现素养.第2问中涉及的知识点是受力分析、牛顿运动定律、安培力．单个过程列方程可能不是很难,但是学生往往会遗漏进入磁场前的情形,仅仅分析进入磁场后的受力情况.这样就会失分,这也是此题的难点之一．

③ 综合应用,功能关系区分能力.第3问中涉及的知识点更为全面复杂,包括斜面受力,变力做功,动能定理,运动学求解速度,能量守恒等,综合反映考生的逻辑思维和解题能力,还需要耐心地计算和细致地推理,十分考验学生．

图2

(3) 教学思考.

近3年的选考“电磁感应”题目,突出建模能力,强化数学运算,学会单体多过程分析是考查的重点．其次,受力分析是基础,从动力学角度来分析物体的运动是最经典的解决方法．第三,能量角度是最能反映学生物理素养的一个维度,功能关系需要熟练掌握,变力做功问题可采用图像法来解决时.这些都对高中物理教学提出了更高的要求．

① 回归基础,重视受力分析.平时的教学过程中要重视受力分析,不能遗漏力,利用力的合成求解合力时特别要注意规范求解,特别是正交分解法的规范使用对于后期复习至关重要．同时,数学的运算能力的培养也是亟需提高的,几次选考都涉及大量繁琐的运算,考验学生的耐心与细心,基本能力的扎实才能造起物理大厦的万丈高楼．

② 灵活应用,串联过程分析.单体多过程是近几年选考的基本模式,由于考试说明明确不要求多体多过程,通过分析单个物体的多个过程,能检测学生的思维深度和广度,也能体现其物理观念和理论功底．一个多过程的问题往往涉及受力、运动、能量等多角度,需要计算速度、加速度、功和能等物理量,有很好的区分度,体现选考的选拔功能．

③ 思维提升,善用能量观念.能量是物理的灵魂,通过功能关系的梳理,让学生对于功是能转化的量度有更为深刻的理解.这就要求教师在平时教学中善于串联各种功能关系,实现变式教学.譬如将重力势能变化和重力做功关系、电场力做功与电势能变化联系起来,克服安培力做功与产生的焦耳热联系起来,做成一个专题,有助于学生深入思考和学习功与能的关系．