从平面到立体，全方位提升学科素养

蒋金团 许文

2021年高考山东卷第14题考查的是带电粒子在叠加场中的运动。常见的带电粒子在叠加场中的运动问题，往往设计成两种情形：第一种情形是带电粒子所受重力和静电力平衡，带电粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，这种设计侧重考查洛伦兹力的特点和圆周运动相关知识，体现了物理观念中的力学观和运动观;第二种情形是带电粒子所受重力和静电力的合力不为零，带电粒子在重力与静电力的合力、洛伦兹力的作用下做滚轮线运动，这种设计侧重考查等效法、运动的合成与分解法在曲线运动中的应用，体现了物理核心素养中的学科思想和学科方法。与以上两种设计情形不同的是，2021年高考山东卷第14题将平面内的曲线运动升级成了三维空间内的曲线运动，粒子在沿电场线的方向上做匀变速直线运动，在垂直于电场线的平面内做匀速圆周运动，这种拓展式的设计打破了“将曲线运动分解成两个直线运动的慣性思维”，更加深入地考查了考生的动力学观念和学科素养，使考生更加深刻地认识到两个分运动的独立性，领悟到合成与分解法的精髓。下面就对这道富有新意的试题进行详细分析，同时给出两种解法，希望对同学们的复习备考有所帮助。