基于“批判性思維”的2023年全國新課標卷物理試題研究

王 健

(河北保定市第二中學)

2020年,教育部考試中心正式發布《中國高考評價體系》,系統闡述了“一核”“四層”“四翼”的具體內容,集中回答了高考“為什么考、考什么、怎么考”的關鍵問題,明確提出了發散思維、逆向思維、批判性思維等思維品質是創新思維的重要特征.《中國高考評價體系說明》規定了高考命題的基本方向和具體要求.具體來講,“四層”中的“關鍵能力”和“學科素養”以及“四翼”中的“綜合性”“應用性”“創新性”都在某種程度上集中體現了“以批判性思維為代表的關鍵能力”的核心價值和主張.2023年高考物理試題明顯加強了對批判性思維能力的考查.本文基于“批判性思維”對2023年全國高考物理試題進行分析和研究,并用于指導一線教學和學習.

1 批判性思維的特點

批判性思維要求學生具有獨立思考的能力,能夠自覺運用分析推理、邏輯論證、甄別加工等方法,使用可靠的證據,得出自己的觀點,解決實際問題.批判性思維強調獨立開放、敢于質疑、多角度的思考方式,就是要引導高中教學改變追求唯一標準答案與答題套路等重復、機械、固化的訓練模式.

2 試題特點分析

2.1 發現試題情境中的隱含條件

例如,在力和運動的試題中,能量守恒就是一個隱含前提.相關試題通常旨在充分考查學生的思維能力,以及對機械能守能定律、動量定理、動能定理、動量守恒定律的理解和應用,提高學生通過試題情境挖掘試題本身的知識內容的能力.

例1(2023年新課標卷第20題)一質量為1kg的物體在水平拉力的作用下,由靜止開始在水平地面上沿x軸運動,出發點為x軸零點,拉力做的功W與物體坐標x的關系如圖1所示.物體與水平地面間的動摩擦因數為0.4,重力加速度大小取10m·s—2.下列說法正確的是( ).

圖1

A.在x＝1 m 時,拉力的功率為6 W

B.在x＝4 m 時,物體的動能為2J

C.從x＝0 運動到x＝2m,物體克服摩擦力做的功為8J

D.從x＝0運動到x＝4 m 的過程中,物體的動量最大為2kg·m·s—1

從x＝0運動到x＝2m,物體克服摩擦力做的功為Wf＝μmgx＝8J.選項C正確.根據W-x圖像可知在0～2m 的過程中F1＝6N,2～4m 的過程中F2＝3N,由于物體受到的摩擦力恒為Ff＝4N,則物體在x＝2m 處速度最大,且根據選項A、B 分析可知,此時的速度,則從x＝0運動到x＝4m的過程中,物體的動量最大為s—1,選項D 錯誤.

故選B、C.

2.2 尋找物理過程中的臨界條件

臨界條件是高考命題的一個重要方向和關鍵考點,教師可在求解極值問題的過程中培養學生對臨界條件的判斷和理解能力.

例2(2023年新課標卷第24題)將扁平的石子向水面快速拋出,石子可能會在水面上一跳一跳地飛向遠方,俗稱“打水漂”.要使石子從水面跳起產生“水漂”效果,石子接觸水面時的速度方向與水面的夾角不能大于θ.為了觀察到“水漂”,一同學將一石子從距水面高度為h處水平拋出,拋出速度的最小值為多少? (不計石子在空中飛行時的空氣阻力,重力加速度大小為g)

2.3 多解問題

周期性運動中的多解問題,以及題設條件的開放性或者初始條件的不確定造成結果的多種可能性問題,都有助于培養學生考慮問題的全面性.

例3(2023年新課標卷第18題)一電子和一α粒子從鉛盒上的小孔O豎直向上射出后,打到鉛盒上方水平放置的屏幕P上的a和b兩點,a點在小孔O的正上方,b點在a點的右側,如圖2所示.已知α粒子的速度約為電子速度的,鉛盒與屏幕之間存在勻強電場和勻強磁場,則電場和磁場方向可能為( ).

圖2

A.電場方向水平向左、磁場方向垂直紙面向里

B.電場方向水平向左、磁場方向垂直紙面向外

C.電場方向水平向右、磁場方向垂直紙面向里

D.電場方向水平向右、磁場方向垂直紙面向外

電場方向向右,磁場垂直紙面向里,如果α粒子打在a點,即向右的電場力和向左的洛倫茲力平衡,有qE＝qvB,故,因為電子速度大,受到向右的洛倫茲力大于向左的電場力,電子向右偏轉.同理,如果電子打在a點,則α粒子受到的向右的電場力大于向左的洛倫茲力,α粒子向右偏轉,也會打在b點.電場向右,磁場垂直紙面向外時,α粒子受到向右的電場力和洛倫茲力,電子受到向左的電場力和洛倫茲力,均不能受力平衡打到a點,故選項C 正確,選項D錯誤.

故選C.

2.4 發散思維

培養學生的發散思維能力,考查學生針對同一個問題情境,從不同方面進行解決的能力.

例4(2023年新課標卷第18題)一邊長為L、質量為m的正方形金屬細框,每邊電阻為R0,置于光滑的絕緣水平桌面(紙面)上.寬度為2L的區域內存在方向垂直于紙面的勻強磁場,磁感應強度大小為B,兩虛線為磁場邊界,如圖3-甲所示.

圖3

(1)使金屬框以一定的初速度向右運動,進入磁場.運動過程中金屬框的左、右邊框始終與磁場邊界平行,金屬框完全穿過磁場區域后,速度大小降為它初速度的一半,求金屬框的初速度大小.

(2)在桌面上固定兩條光滑長直金屬導軌,導軌與磁場邊界垂直,左端連接電阻R1＝2R0,導軌電阻可忽略,金屬框置于導軌上,如圖3-乙所示.讓金屬框以與(1)中相同的初速度向右運動,進入磁場.運動過程中金屬框的上、下邊框處處與導軌始終接觸良好.求在金屬框整個運動過程中,電阻R1產生的熱量.

(2)設金屬框的初速度為v0,金屬框完全進入磁場時的末速度為v1,向右為正方向.由于導軌電阻可忽略,此時金屬框上下部分被短路,故電路中總電阻

圖4

設線框剛離開磁場時的速度為v2,根據動量定理有,解得v2＝0,則說明線框剛離開磁場時就停止運動了,根據能量守恒定律有,其中

則在金屬框整個運動過程中,電阻R1產生的熱量

3 啟示

教學過程中,要注意避免學生死記硬背,而是讓他們體會和理解知識的生成過程.考試過程中,通過情境的創設,可考查學生的思維能力和探究能力,激發學生思考、探索和實踐的潛能,不斷提升學生思考和探究的能力.

總之,教師在教學過程中要注重研究教材,改善教學方法,以便為學生提供更多深度學習和思考的機會;重視情境化設計,擴展素材選取范圍,在問題情境中發展和優化學生物理素養;重視對學生閱讀能力、信息加工能力和思辨能力的培養,優化能力結構,促進學生均衡發展.

(完)