注重基礎考查 著意能力測試——2011年浙江高考理綜(物理)試題評析

王超良

(浙江省義烏中學,浙江義烏 322000)

2011年浙江高考理綜(物理)試題題目新穎有特點,著眼基礎、重視實踐、注重建模,著意能力考查,很多試題低起點、要求高,粗看比較眼熟,但細看能力要求較高.無論從高校選拔人才的角度,還是從對中學物理教學的導向方面來看,都將產生非常積極的影響.

仔細分析2011年浙江高考理綜(物理)試題,可以發現以下幾個亮點.

1 試題中注重基礎知識與基本技能的考查,沒有偏題、怪題,沒有物理知識點的重復,也沒有繁雜的數學計算,卻有效地對力、電、磁、光和原子物理等知識點進行了較為全面的考查

2011年的浙江高考理綜(物理)試題的第1個亮點是,在內容的選擇上,在注重主干知識、核心內容檢測的同時,突出了對基礎知識與基本技能的考查.也不回避陳題與教材上直接呈現的內容,通過改變、調整和重組等方式,使之舊貌變新顏,提高了對考生理解能力的要求.

例如,第14題原本是個非常經典的陳題,但通過“在光滑冰面上拔河”的限定后,給人眼睛一亮的感覺,它既考查了平衡力與相互作用力的區別,也考查了牛頓運動定律在一個具體問題情境中的應用.在這里,一部分對有關物理概念與規律的理解原本就不夠敞亮的考生,其頭腦中原有的知識與經驗,幾乎被顛覆了,其認知能力遇到了強烈的挑戰.第15、17、18、19題立足于考查學生對天然放射現象、光的反射定律與折射定律、機械波及天體運動等基本概念和規律的理解與應用能力.第16題,要求學生在探究變壓器規律時要關注理想變壓器應該滿足的條件,著意引導學生不死記公式,要關注分析問題和解決問題的過程.第20題,是教材中粒子選擇器的改編題,著重考查考生對物理情境的識別能力、分析綜合物理問題的能力和運用數學知識解決問題的能力.第23題,是將一些考生非常熟悉的力電綜合的常規題進行重組整合而成的,考生必須在“邊走邊想邊計算邊看”中充分展示清楚物理情境后,才能順利闖關,對考生處理具體問題時的應變策略進行了有效的考查,并對考生的動力學知識、磁通量的概念、感應電流的產生條件和法拉第電磁感應定律等概念與規律進行了較為系統的考查,是一個非常給力的好題.這樣的試題,有利于扭轉中學教學中進行大容量練習的局面,切實減輕學生的課業負擔.

2 試題中生活氣息濃郁、時代特征明顯,很好地體現了物理學理論聯系實際的特點

2011年的浙江高考理綜(物理)試題的第2個鮮明的特點是,重視與科技、生產和生活實際的聯系.試題的設計注重考查考生運用所學物理知識解決生活中實際問題的能力.許多試題情境和設問角度新穎獨到,構思巧妙,不落俗套.如第17題,把光的反射與折射現象跟用“B超”探測人體內臟糅在一起,讓考生體味到了“學以致用”的樂趣.第18題,精心設置了“已知地震波的縱波波速大于橫波波速,此性質可用于橫波的預警”的選項,這就需要考生具有較寬的知識面和一定的分析綜合問題的能力.第21題,要求學生能從試題提供的照片中正確選取實驗必需的實驗儀器,并說明所選器材的作用.第22題,要求學生以良好的實驗操作和數據處理能力為基礎,根據被測物理量的性質正確作圖,并得出結論.這兩個實驗試題都源于教材中的學生實驗,關注知識的獲取過程,著重于考查考生對實驗目的的理解、實驗原理的把握、實驗儀器的選擇、實驗操作的過程與實驗數據的處理等方面能力的考查,考查的角度有所創新.盡管題目本身并不難,比往年高考實驗題的難度降低了不少,但對于沒有認真經歷整個實驗過程體驗的考生,是很難答在點子上的.這樣的實驗題,可以有效地甄別考生是真正動手認真做過實驗還是僅僅停留在“紙上談兵”的層面上,有利于引導學生重視實驗過程,認真踏實地做好每個實驗,這正是命題者的良苦用心所在.第24題、25題,以當前的熱點問題新能源汽車及靜電除塵為背景,要求學生在理解相關問題的物理過程與本質的基礎上,建立物理模型,運用相應的物理規律和方法解決問題,體現了物理學與科學技術和社會生活的緊密聯系.這些題目,都以學生比較熟悉的內容為背景,經過適當的拓展整合成題,起點低、入手易,又不失靈活性與區分度,以考查考生運用物理知識解決實際問題的能力,對幫助學生形成“學以致用”的觀念具有非常積極的意義,較好地體現了高考命題中“源于教材,又不拘泥于教材”的理念,為當前的中學物理教學指明了方向.

3 試題中探究之處俯拾可見,能很好地甄別學生的分析綜合能力,新課程理念與高考的選拔功能都得到充分的體現

2011年的浙江高考理綜(物理)試題的第3個可圈可點的地方是,注重新穎物理情境的創設.試題在注重對基本概念、基本規律和基本思維方法考查的同時,也充分地注意到了繼承與發展的關系.如第17題的用“B超”探測人體內臟,第18題中關于地震預警的選項,第24題的“節能混合動力車”以及第25題的“靜電除塵裝置”,都是將書本上的知識進行巧妙包裝后的產品,著力于考查考生分析問題與解決問題的能力.

下面,通過幾個典型題的分析來體會2011年浙江高考理綜(物理)試題對學生能力考查的特點.

例1.節能混合動力車是一種可以利用汽油及所儲存電能作為動力來源的汽車.有一質量 m=1 000 kg的混合動力車,在平直公路上以 v1=90 km/h勻速行駛,發動機的輸出功率為P=50 kW.當駕駛員看到前方有80 km/h的限速標志時,保持發動機功率不變,立即啟動利用電磁阻尼帶動的發電機工作給電池充電,使轎車做減速運動,運動L=72 m后,速度變為 v2=72 km/h.此過程中發動機功率的用于轎車的牽引,用于供給發電機工作,發動機輸送給電動機的能量最后有50%轉化為電池的電能.假設轎車在上述運動過程中所受阻力保持不變.求:

(1)轎車以90 km/h在平直公路上勻速行駛時,所受阻力F阻的大小;

(2)轎車從90 km/h減速到72 km/h過程中,獲得的電能 E電;

(3)轎車僅用其在上述減速過程中獲得的電能 E電維持72 km/h勻速運動的距離L′.

解析:(1)汽車牽引力與輸出功率關系為P=F牽v,將P=50 W,v1=90 km/h=25 m/s,代入得2×103N,轎車勻速運動時,牽引力與阻力大小相等,有F阻=2×103N.

(3)根據題設,轎車在平直公路上勻速行駛時受到的阻力仍為 F阻=2×103N.在此過程中,由能量轉化與守恒定律可知,僅有電能用于克服阻力做功 E電=F阻L′,代入數據得 L′=31.5 m.

點評:本題情境設置新穎,所涉及到的背景材料內容豐富,數據眾多,只有當考生能真正把握“節能混合動力車”在行駛過程中所發生的物理過程的本質時,才能準確無誤地運用相應的物理規律順利解決問題.

例2.如圖1甲所示,靜電除塵裝置中有一長為 L、寬為b、高為 d的矩形通道,其前、后面板使用絕緣材料,上、下面板使用金屬材料.圖1乙是裝置的截面圖,上、下兩板與電壓恒定的高壓直流電源相連.質量為 m、電荷量為-q、分布均勻的塵埃以水平速度 v0進入矩形通道,當帶負電的塵埃碰到下板后其所帶電荷被中和,同時被收集.通過調整兩板間距d可以改變收集效率.當 d=d0時,η為81%(即離下板0.81d0范圍內的塵埃能夠被收集).不計塵埃的重力及塵埃之間的相互作用.

(1)求收集效率為100%時,兩板間距的最大值 dm;

(2)求收集效率η與兩板間距d的函數關系;

(3)若單位體積內的塵埃數為n,求穩定工作時單位時間下板收集的塵埃質量與兩板間距d的函數關系,并繪出圖線.

圖1

解析:(1)收集效率 η為81%,即離下板 0.81d0的塵埃恰好到達下板的右邊緣,設高壓電源的電壓為 U,則在水平方向有 L=v0t,在豎直方向有其中.當減小兩板間距時,能夠增大電場強度,提高裝置對塵埃的收集效率.收集效率恰好為100%時,兩板間距即為dm.如果進一步減小 d,收集效率仍為100%.因此,在水平方向有 L=v0t,在豎直方向有 dm=,其 中.聯立以上方程可得 dm=0.9d0.

(2)通過前面的求解可知,當 d≤0.9d0時,收集效率 η均為100%.當 d＞0.9d0時,設距下板處 x的塵埃恰好到達下板的右端邊緣,此時有根據題意,收集效率為聯立以上方程及問題(1)中的幾個式子可得

圖2

點評:該題是以靜電除塵為背景構建起來建模題.是對帶電粒子在電場中運動的題目進行調動、整合與創新后的精品題.它要求考生具有較強的通過力與運動的關系展示物理情境的能力,具有較強的獲取信息與對各種信息進行分析綜合的能力,具有運用從特殊到一般的思維策略把握思維方向的能力和用數形結合的方法構建相關物理量間關系的能力及駕馭全局的能力.這樣的題目,對發揮優秀考生的主觀能動性,提高考試的區分度,對高校選撥人才來說都能發揮積極的作用.

當然,2011年的浙江高考理綜(物理)試題也有美中不足的地方.如第16題,從選拔性考試必須考慮的區分度方面來看,該題就很容易淪落為廢題.第22題,通過表格提供的實驗數據并不科學合理,表格中所給的電壓過高,根據題中的有關數據,稍加計算就可發現金屬絲中消耗的熱功率過大,電阻絲的溫度過高.在移動金屬絲上可移動的接觸點P的過程中,金屬線的溫度變化非常明顯,當電流表中的讀數還沒有調到1.2 A時,就已經可以聞到漆包線燒焦的氣味了,這是實驗所不允許的.因此,參加高考命題的專家真的有必要實實在在地去做一做實驗,用自己獲得的第一手實驗資料作為擬題的依據,使題中的出現數據科學合理,也努力創造出一些“讓不做實驗的考生得不到高分”的好題.另外,第25題的“靜電除塵裝置”問題,從壓軸的角度來看,也有一種難擔大任的感覺.

但是,從總的感覺來看,2011年的浙江高考理綜(物理)試題的命題是非常成功的.無論從考試內容,還是從考試形式來看,都在延續近幾年來浙江高考理綜(物理)試題風格的基礎上,進行了有益的嘗試與創新.注重了對基本概念、基本規律和基本思維方法的考查,題目設計思路清晰,難度設置較為合理,符合當前中學教學的實際情況.這樣的試題,既有利于高校選拔新生,也有利于激發學生學習科學的興趣,培養學生實事求是的態度,形成正確的價值觀,促進“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態度與價值觀”三維教學目標的實現,對今后的中學物理教學能起到很好地導向作用.