從一道考題看物理考試如何精心組題

劉復(fù)榮

考試作為一種嚴(yán)格的鑒定知識(shí)水平的措施，對(duì)于高中教育來說必不可少。而試題的優(yōu)劣則關(guān)乎一次考試能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

《2014年全國新課標(biāo)高考物理考試大綱》規(guī)定，高考物理在考查知識(shí)的同時(shí)注重考查能力，通過考核知識(shí)及其運(yùn)用來鑒別考生能力的高低。高考物理科要考核的能力主要包括以下方面：1.理解能力；2.推理能力；3.分析綜合能力；4.應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力；5.實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

我認(rèn)為下面一道物理題就很好地體現(xiàn)了新課標(biāo)高考物理考試大綱的要求。

例題：電荷量分別為+q、+q、-q的三個(gè)帶電小球，分別固定在邊長均為L的絕緣三角形框架的三個(gè)頂點(diǎn)上，并置于場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，三角形框架的底邊與勻強(qiáng)電場(chǎng)平行，如圖1所示。若三角形繞穿過其中心O點(diǎn)且垂直于三角形所在平面的軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過120°，則在此過程中系統(tǒng)電勢(shì)能的變化情況為（ ）

A.減少EqL B.增加EqL

C.減少2EqL D.增加2EqL

參考答案：

解：由題可知，兩個(gè)+q小球逆著電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，-q小球順著電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)其均做負(fù)功，三個(gè)小球沿著電場(chǎng)線方向移動(dòng)的距離分別是L/2，L/2和L，所以初末位置的電勢(shì)差分別是EL/2，EL/2和EL，電場(chǎng)力做的功之和為：W=W1+W2+W3=-（qEL/2+qEL/2+qEL）=-2qEL，所以系統(tǒng)的電勢(shì)能增加了2qEL。

分析：要正確解答本題：

1.首先要讀清楚題意，知道三角形框架怎么轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)以后成什么樣子，各帶電小球原來在哪兒，轉(zhuǎn)后到了哪兒：

顯然由圖可知：轉(zhuǎn)120°以后，A到了B原來的位置，B到了C原來的位置，C到了A原來的位置。

要完成這一步，學(xué)生必須具備對(duì)文字的理解能力。

2.知道電勢(shì)能的變化量等于電場(chǎng)力做的功，系統(tǒng)電勢(shì)能的變化要由電場(chǎng)力對(duì)三個(gè)帶電小球做的功來求。

3.知道電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，只與帶電小球的電量和它們初末位置電勢(shì)差有關(guān)。雖然小球轉(zhuǎn)過的路徑為曲線，但是這與本題無關(guān)，只要想法算出三個(gè)帶電小球初末位置電勢(shì)差即可。

4.由于是勻強(qiáng)電場(chǎng)，適用公式U=Ed，E已知，因此問題又轉(zhuǎn)化成求d的問題。要抓住關(guān)鍵：d是沿著電場(chǎng)強(qiáng)度方向的距離，不是初末位置連線的長度。

這三步考查了學(xué)生的推理能力和分析綜合能力。

5.要搞清楚電場(chǎng)力做功的正負(fù)問題及與電勢(shì)能增減的關(guān)系。否則題做到這里容易功虧一簣，要么在求電場(chǎng)力對(duì)三個(gè)小球做的總功時(shí)，加減搞錯(cuò)，導(dǎo)致數(shù)值錯(cuò)誤；要么在選擇時(shí)不知道是增加還是減少。知道正電荷沿著電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力推動(dòng)其運(yùn)動(dòng)，做正功；正電荷逆著電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力阻礙其運(yùn)動(dòng)，做負(fù)功。相應(yīng)地，負(fù)電荷沿著電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力阻礙其運(yùn)動(dòng)，做負(fù)功；負(fù)電荷逆著電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力推動(dòng)其運(yùn)動(dòng)，做正功。只要電場(chǎng)力做正功，系統(tǒng)電勢(shì)就能減小；做負(fù)功，系統(tǒng)電勢(shì)能增加。

6.知道電場(chǎng)的方向、電場(chǎng)線的方向及正電荷在該點(diǎn)的受力方向是同一個(gè)方向。

如果學(xué)生具備了以上對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)和能力，能夠進(jìn)行類似分析，則做對(duì)本題輕而易舉。

另外，本題中要能夠準(zhǔn)確畫出帶電小球轉(zhuǎn)后的新位置，能夠求出帶電小球沿電場(chǎng)線方向移動(dòng)的距離，就需要比較強(qiáng)的應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力。

也就是說，本題考查了高考對(duì)物理要求的五種能力之中的四個(gè)。

從知識(shí)角度分析，本題考查了高考要求的以下知識(shí)點(diǎn)：

電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線、電勢(shì)、電勢(shì)差、勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系、電勢(shì)能及功與能的關(guān)系。

高考對(duì)知識(shí)點(diǎn)的要求分為兩個(gè)層次：

層次Ⅰ.要知道其內(nèi)容及含義，并能在有關(guān)問題中識(shí)別和直接使用，與課程標(biāo)準(zhǔn)中“了解”和“認(rèn)識(shí)”相當(dāng)。層次Ⅱ.對(duì)所列知識(shí)要理解其確切含義及與其他知識(shí)的聯(lián)系，能夠進(jìn)行敘述和解釋，并能在實(shí)際問題的分析、綜合、推理和判斷等過程中運(yùn)用，與課程標(biāo)準(zhǔn)中“理解”和“應(yīng)用”相當(dāng)。

本題重點(diǎn)考查的電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)差、功與能的關(guān)系即為高考對(duì)電場(chǎng)一部分知識(shí)層次Ⅱ的要求；其余的皆為層次Ⅰ的要求。

這道題對(duì)學(xué)生在知識(shí)和能力要求的高度跟高考持平，所以可以在高三復(fù)習(xí)時(shí)作為選擇題或者填空題，在高二檢測(cè)時(shí)作為計(jì)算題。

高中物理考試題都應(yīng)該如這樣的題目，難易適度，簡潔、高效地考查學(xué)生的知識(shí)和能力。