從平面到立體，全方位提升學科素養

蔣金團 許文

2021年高考山東卷第14題考查的是帶電粒子在疊加場中的運動。常見的帶電粒子在疊加場中的運動問題，往往設計成兩種情形：第一種情形是帶電粒子所受重力和靜電力平衡，帶電粒子在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動，這種設計側重考查洛倫茲力的特點和圓周運動相關知識，體現了物理觀念中的力學觀和運動觀;第二種情形是帶電粒子所受重力和靜電力的合力不為零，帶電粒子在重力與靜電力的合力、洛倫茲力的作用下做滾輪線運動，這種設計側重考查等效法、運動的合成與分解法在曲線運動中的應用，體現了物理核心素養中的學科思想和學科方法。與以上兩種設計情形不同的是，2021年高考山東卷第14題將平面內的曲線運動升級成了三維空間內的曲線運動，粒子在沿電場線的方向上做勻變速直線運動，在垂直于電場線的平面內做勻速圓周運動，這種拓展式的設計打破了“將曲線運動分解成兩個直線運動的慣性思維”，更加深入地考查了考生的動力學觀念和學科素養，使考生更加深刻地認識到兩個分運動的獨立性，領悟到合成與分解法的精髓。下面就對這道富有新意的試題進行詳細分析，同時給出兩種解法，希望對同學們的復習備考有所幫助。