高考评价体系指导下的高中物理情境题模型化解题策略

【摘要】高考作为我国教育评价的重要手段，其评价体系对于高中物理教学和考试具有重要指导意义．为适应新高考的要求，高中物理情境类的试题越来越多，本文通过对情境类试题的解题过程的分析和总结，提出模型化解题的方法，旨在帮助学生更好地应对高考物理情境题．

【关键词】高中物理；情境题；解题技巧

高考评价体系提出了要通过创设有价值的物理问题情境，使学生运用所学的物理知识分析、解决实际问题，在这个过程中，能够判断学生学科核心素养的达成水平，从而起到选拔符合要求的人才的作用．

1 情境题模型化解题策略

1.1 理解题目情境

情境类试题中，大多数涉及了生活实际问题和社会热点问题，在解题前，要认真阅读题目，理解题目所给的各种信息，明确题目所描述的物理情境和问题．

1.2 建立物理模型

根据题目所描述的情境，建立相应的物理模型，如板块模型、传送带模型和远距离输电模型等．同时，要关注题目中的关键词和限制条件，为后续解题打下基础．

1.3 运用物理规律并模型化解题

根据所建立的物理模型，选择相应的物理规律进行解答．通过对物理情境和问题的总结，可以将一些常见的物理情境题进行模型化处理．例如，可以总结出一些常见的题型和解题方法，如弹簧问题、碰撞问题等，这些模型化的解题方法能够帮助学生更快地找到解题思路，提高解题效率．

2 “定杆”模型和“动杆”模型处理生活中的平衡问题

例1 如图1的吊车，其简化结构如图2所示，杆AB固定于平台上且不可转动，其B端固定一光滑定滑轮；轻杆CD用铰链连接于平台，可绕C端自由转动，其D端连接两条轻绳，一条轻绳绕过滑轮后悬挂一质量为m的重物，另一轻绳缠绕于电动机转轴O上，通过电动机的牵引控制重物的起落．某次吊车将重物吊起至一定高度后保持静止，此时各段轻绳与杆之间的夹角如图2所示，其中两杆处于同一竖直面内，OD绳沿竖直方向，γ = 37°，θ = 90°，重力加速度大小为g，试求AB杆和CD杆受到绳子的作用力大小.

解析 如图3所示，两个力T所作力的平行四边形为菱形，根据平衡条件可得T=mg，根据几何关系可得α+β=53°，对角线为F杆，则AB杆受到绳子的作用力大小为F杆=2Tcos53°2=2mgcos53°2

根据题意，D端连接两条轻绳，两条轻绳的力不一定大小相等，且CD杆用铰链连接，为“动杆”，杆的作用力沿着杆的方向，水平方向，根据F′杆cos53°=Tcos37°=mgcos37°，解得F′杆=43mg.

点评 杆AB固定于平台上且不可转动，属于“定杆”模型，平衡时，杆AB两端受力不一定沿着杆的方向；杆CD用铰链连接于平台，可以转动，属于“动杆”模型，平衡时，杆CD两端受力一定沿着杆的方向．本题将一个实际生活情境合理转化为高中物理中学过的“定杆”模型和“动杆”模型，结合平衡条件进行求解．

3 用电磁感应模型处理航母电磁弹射问题

例2 我国第三艘航母福建舰已正式下水，如图4所示，福建舰配备了目前世界上最先进的电磁弹射系统．图5是一种简化的电磁弹射模型，直流电源的电动势为E，电容器的电容为C，两条相距L的固定光滑导轨，水平放置于磁感应强度为B的匀强磁场中．现将一质量为m，电阻为R的金属滑块垂直放置于导轨的滑槽内处于静止状态，并与两导轨接触良好．先将开关K置于a让电容器充电，充电结束后，再将K置于b，金属滑块会在电磁力的驱动下加速运动，达到最大速度后滑离轨道．不计导轨和电路其他部分的电阻，忽略空气阻力，求金属块在轨道上运动的最大速度.

解析 金属滑块运动后，切割磁感线产生电动势，当电容器电压与滑块切割磁感线产生电动势相等时，滑块速度不再变化，做匀速直线运动，此时速度达到最大，设金属滑块加速运动到最大速度时两端电压为U，电容器放电过程中的电荷量变化为Δq，放电时间为Δt，流过金属滑块的平均电流为I，在金属块滑动过程中，由动量定理得BILΔt=mv，由电流的定义Δq=IΔt，由电容的定义C=ΔqΔU，电容器放电过程电荷量变化为Δq=CΔU，ΔU=E－U，所以BLC（E－U）=mv，金属滑块速度最大时，根据法拉第电磁感应定律可得U=BLv，联立解得v=BLCECB2L2+m.

点评 本题将福建舰的电磁弹射系统这样复杂的科技问题转化为图5所示的学生熟悉的电磁感应模型，通过分析模型发现，电容器的充放电过程给舰载机提供初速度，降低了试题的难度．历年高考物理试卷中频频出现真实情境类的试题，目的就是要让考生学会运用所学的知识解决日常生活或工业生产中的实际问题，把较复杂的实际情境转化为熟悉的物理模型，提升了学生解决问题的能力和对物理学的浓厚兴趣．

4 结语

本文通过对高考评价体系指导下高中物理情境题模型化解题策略的探讨，提出了一套有效的解题方法．通过对解题过程的分析和总结，可以发现情境题具有一定的规律性和可操作性，通过建立物理模型、运用物理规律、模型化解题等方法，能够帮助学生更快地找到解题思路，提高解题效率．随着高中物理教学的不断发展和高考改革的不断深入，情境题在高考中的比重将会越来越高．因此，情境题的解题方法将会成为高中物理教学和考试的重点之一．未来，可以通过更加科学的方法对情境题进行分类和总结，探索更加有效的解题方法，为高中物理教学和考试提供更加有力的支持．

【本文为江苏省教育科学“十四五”规划2021年度一般课题《从情境到模型--高中物理模型化审题的实践研究》的研究成果，课题立项号C-c/2021/02/211】