高考評價體系指導下的高中物理情境題模型化解題策略

【摘要】高考作為我國教育評價的重要手段，其評價體系對于高中物理教學和考試具有重要指導意義．為適應新高考的要求，高中物理情境類的試題越來越多，本文通過對情境類試題的解題過程的分析和總結，提出模型化解題的方法，旨在幫助學生更好地應對高考物理情境題．

【關鍵詞】高中物理；情境題；解題技巧

高考評價體系提出了要通過創設有價值的物理問題情境，使學生運用所學的物理知識分析、解決實際問題，在這個過程中，能夠判斷學生學科核心素養的達成水平，從而起到選拔符合要求的人才的作用．

1 情境題模型化解題策略

1.1 理解題目情境

情境類試題中，大多數涉及了生活實際問題和社會熱點問題，在解題前，要認真閱讀題目，理解題目所給的各種信息，明確題目所描述的物理情境和問題．

1.2 建立物理模型

根據題目所描述的情境，建立相應的物理模型，如板塊模型、傳送帶模型和遠距離輸電模型等．同時，要關注題目中的關鍵詞和限制條件，為后續解題打下基礎．

1.3 運用物理規律并模型化解題

根據所建立的物理模型，選擇相應的物理規律進行解答．通過對物理情境和問題的總結，可以將一些常見的物理情境題進行模型化處理．例如，可以總結出一些常見的題型和解題方法，如彈簧問題、碰撞問題等，這些模型化的解題方法能夠幫助學生更快地找到解題思路，提高解題效率．

2 “定桿”模型和“動桿”模型處理生活中的平衡問題

例1 如圖1的吊車，其簡化結構如圖2所示，桿AB固定于平臺上且不可轉動，其B端固定一光滑定滑輪；輕桿CD用鉸鏈連接于平臺，可繞C端自由轉動，其D端連接兩條輕繩，一條輕繩繞過滑輪后懸掛一質量為m的重物，另一輕繩纏繞于電動機轉軸O上，通過電動機的牽引控制重物的起落．某次吊車將重物吊起至一定高度后保持靜止，此時各段輕繩與桿之間的夾角如圖2所示，其中兩桿處于同一豎直面內，OD繩沿豎直方向，γ = 37°，θ = 90°，重力加速度大小為g，試求AB桿和CD桿受到繩子的作用力大小.

解析 如圖3所示，兩個力T所作力的平行四邊形為菱形，根據平衡條件可得T=mg，根據幾何關系可得α+β=53°，對角線為F桿，則AB桿受到繩子的作用力大小為F桿=2Tcos53°2=2mgcos53°2

根據題意，D端連接兩條輕繩，兩條輕繩的力不一定大小相等，且CD桿用鉸鏈連接，為“動桿”，桿的作用力沿著桿的方向，水平方向，根據F′桿cos53°=Tcos37°=mgcos37°，解得F′桿=43mg.

點評 桿AB固定于平臺上且不可轉動，屬于“定桿”模型，平衡時，桿AB兩端受力不一定沿著桿的方向；桿CD用鉸鏈連接于平臺，可以轉動，屬于“動桿”模型，平衡時，桿CD兩端受力一定沿著桿的方向．本題將一個實際生活情境合理轉化為高中物理中學過的“定桿”模型和“動桿”模型，結合平衡條件進行求解．

3 用電磁感應模型處理航母電磁彈射問題

例2 我國第三艘航母福建艦已正式下水，如圖4所示，福建艦配備了目前世界上最先進的電磁彈射系統．圖5是一種簡化的電磁彈射模型，直流電源的電動勢為E，電容器的電容為C，兩條相距L的固定光滑導軌，水平放置于磁感應強度為B的勻強磁場中．現將一質量為m，電阻為R的金屬滑塊垂直放置于導軌的滑槽內處于靜止狀態，并與兩導軌接觸良好．先將開關K置于a讓電容器充電，充電結束后，再將K置于b，金屬滑塊會在電磁力的驅動下加速運動，達到最大速度后滑離軌道．不計導軌和電路其他部分的電阻，忽略空氣阻力，求金屬塊在軌道上運動的最大速度.

解析 金屬滑塊運動后，切割磁感線產生電動勢，當電容器電壓與滑塊切割磁感線產生電動勢相等時，滑塊速度不再變化，做勻速直線運動，此時速度達到最大，設金屬滑塊加速運動到最大速度時兩端電壓為U，電容器放電過程中的電荷量變化為Δq，放電時間為Δt，流過金屬滑塊的平均電流為I，在金屬塊滑動過程中，由動量定理得BILΔt=mv，由電流的定義Δq=IΔt，由電容的定義C=ΔqΔU，電容器放電過程電荷量變化為Δq=CΔU，ΔU=E－U，所以BLC（E－U）=mv，金屬滑塊速度最大時，根據法拉第電磁感應定律可得U=BLv，聯立解得v=BLCECB2L2+m.

點評 本題將福建艦的電磁彈射系統這樣復雜的科技問題轉化為圖5所示的學生熟悉的電磁感應模型，通過分析模型發現，電容器的充放電過程給艦載機提供初速度，降低了試題的難度．歷年高考物理試卷中頻頻出現真實情境類的試題，目的就是要讓考生學會運用所學的知識解決日常生活或工業生產中的實際問題，把較復雜的實際情境轉化為熟悉的物理模型，提升了學生解決問題的能力和對物理學的濃厚興趣．

4 結語

本文通過對高考評價體系指導下高中物理情境題模型化解題策略的探討，提出了一套有效的解題方法．通過對解題過程的分析和總結，可以發現情境題具有一定的規律性和可操作性，通過建立物理模型、運用物理規律、模型化解題等方法，能夠幫助學生更快地找到解題思路，提高解題效率．隨著高中物理教學的不斷發展和高考改革的不斷深入，情境題在高考中的比重將會越來越高．因此，情境題的解題方法將會成為高中物理教學和考試的重點之一．未來，可以通過更加科學的方法對情境題進行分類和總結，探索更加有效的解題方法，為高中物理教學和考試提供更加有力的支持．

【本文為江蘇省教育科學“十四五”規劃2021年度一般課題《從情境到模型--高中物理模型化審題的實踐研究》的研究成果，課題立項號C-c/2021/02/211】