突出主干知识 凸显能力立意

突出主干知识凸显能力立意
作者：王剑
来源：《试题与研究·高考理综物理》2013年第03期
编者语：
随着新课改的不断深入，物理学科的考查更侧重物理学养的考查，只会高效解题得高分不再是学习物理的最终目的.要掌握物理学科的特色，会使用物理学研究方法看待事物并有所发明创造才是我们真正应该重视的能力.
2013年全国新课标卷Ⅰ是三套全国理综卷之一，适用于河南、河北、山西、陕西、湖北、江西、湖南七省.试卷中物理部分在突出考查主干知识的基础上，以能力立意命题，关注物理知识的实际应用，重视实验问题的探究创新，着重考查了学生的物理学科素养.
一、突出主干知识
试卷紧扣“考试说明”，所涉及的主要知识点有：
单项选择题
第14题（伽利略斜面实验手稿）——匀变速直线运动；
第15题（均匀带电圆盘与点电荷）——电场强度；
第16题（带电粒子进入平行板电容器）——带电粒子在匀强电场中的运动、动能定理；
第17题（导线切割磁感线）——法拉第电磁感应定律；
第18题（带电粒子射入匀强磁场）——带电粒子在匀强磁场中的运动.
多项选择题
第19题（两辆汽车的行驶）——xt图象、位移、速度；
第20题（载人空间站交会对接）——宇宙速度、圆周运动、万有引力定律；
第21题（航母上舰载飞机的制动）——vt图象、力、加速度、功率.
实验题
第22题（测量动摩擦因数）——动摩擦因数、游标卡尺、匀变速直线运动、牛顿运动定律、误差；
第23题（测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻）——多用电表、电压表、部分电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律.
计算题
第24题（两辆玩具汽车的运动）——匀速直线运动、匀变速直线运动；
第25题（金属棒在磁场中沿连接电容器的倾斜导轨下滑）——安培力、摩擦力、法拉第电磁感应定律、楞次定律、牛顿运动定律.
选考题
第33题（两分子的靠近、气缸内气体的状态变化）——分子动理论、气体实验定律；
第34题（机械波的传播、光在光导纤维中的传播）——横波图象、光的折射与全反射；
[JP2]第35题（质子与铝核的反应、两木块的碰撞）——核反应方程、动量守恒定律与动能定理.[JP]
可见，试卷涉及“考试说明”中的绝大部分Ⅱ级要求考点和不少重要的Ⅰ级要求考点，涵盖了必考模块中的运动的描述、相互作用与运动规律、机械能、圆周运动、电场、电路、磁场、电磁感应等主题，以及选考模块中的分子动理论、气体、机械波、光、碰撞、原子核等主题，突出了对主干知识的考查.[HJ2.1mm]
二、凸显能力立意
试卷以基础知识为载体，围绕“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三维目标，凸显能力立意，突出对考生能力的考查.试卷对考生提出了较高的能力要求，除了一般的理解能力、推理能力和分析综合能力外，还突出体现在以下几个方面：
1.过程分析能力
如第16题，平行板电容器与电源相连，带电粒子落入平行板电容器后从下极板处返回，讨论电容器极板移动后粒子的运动状况.此题涉及粒子在电场外的自由落体运动及电场内的匀减速直线运动，可选取极板移动前后粒子两次下落的全过程，应用动能定理列式联立求解.
第33（2）题，如图1所示，气缸侧壁绝热、顶部和底部都导热，活塞绝热.两活塞下方和右活塞上方充有理想气体，左活塞上方为真空.此题讨论气缸内气体的状态变化，涉及气缸底
与一恒温热源接触后，两活塞下方气体经历等压过程；打开开关后，两活塞上下方气体各自经历等温过程.正确分析气体的状态变化过程，选取相应的气体实验定律，是正确求解的关键.
第35（2）题，粗糙的水平桌面上木块A与B发生弹性正碰，以后都停止运动，求A的初速度.此题涉及A与B的弹性正碰、碰撞前A的匀减速运动以及碰撞后两者的匀减速运动，需根据不同的物理过程分别应用能量守恒定律、动量守恒定律和动能定理求解.
2.图象分析能力
如第17题，如图2所示，金属棒沿“[WTBZ]V”字形导轨匀速切割磁感线，在回路中产生电流i，选择正确的it关系图线.金属棒在右移过程中，不仅有效长度变化从而感应电动势变化，回路中电阻也会随之变化，从而感应电流大小不变，图线应与t轴平行.此题考查了运用图象描述物理过程的能力.
第19题，两汽车沿平直公路行驶，其xt图线如图3所示，讨论两者的运动状况.由于xt图线的斜率可表示汽车的速度，a车图线在t1前的斜率比b车的小，表明a车在t1前的速度比b 车的小，应是b车追上a车；t2时两车图线的斜率异号，表明此时两车运动方向相反；在t1到t2这段时间内，b车图线斜率的绝对值先减小后增大，表明b车的速率先减少后增加；在t1到t2这段时间内，b车图线斜率的绝对值有比a车小的时候，表明b车的速率并不是一直比a车大.此题考查了运用图象分析物理过程的能力.
3.数学应用能力
如第18题，如图4所示，带电粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域.已知射入点与ab的距离，以及粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角，判定粒子的速率.此题需画出粒子运动轨迹的草图，结合轨迹圆与磁场边界圆之间的几何关系，运用相关物理知识求解.
第24题，两玩具车A和B用一带有标记R的轻质细橡皮筋相连，初始时橡皮筋处于拉直状态，让A从静止开始沿y轴正向做加速度大小为a的匀加速运动，B平行于x轴朝x轴正向匀速运动.已知开始时A、B和R的位置坐标以及运动过程中某时刻R的位置坐标，假定橡皮筋的伸长是均匀的，求B运动速度的大小.此题需画出如图5所示的坐标示意图，结合相似三角形对应边之间的比例关系，运用相关物理知识求解.
4.科学思维能力
如第14题，根据伽利略斜面实验手稿所列数据，推测伽利略可以得出的结论.表中第二列是时间，第三列是物体沿斜面运动的距离，第一列是伽利略在分析实验数据时添加的.观察表中数据，第一列数据是第二列对应数据的平方，可知第一列数据应是时间的平方；而第三列数据与第一列对应数据成正比，显示物体运动的距离与时间的平方成正比.此题涉及物理学史，不是单纯地呈现物理学的发展、科学家的贡献，而是凸显了重要规律探究发现过程中的物理思想和科学研究方法.
第15题，如图6所示，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q（q>0）的固定点电荷.已知b点处的场强为零，判定d点处场强的大小.此题讨论的是均匀带电圆盘与点电荷的合电场，对于均匀带电圆盘的电场分布，中学阶段不作研究.然而，b点处的合场强为零，可知该处带电圆盘的场强与点电荷的场强大小相等、方向相反，问题就转化为点电荷场强的计算.根据对称性，可进一步确定d点处带电圆盘的场强，从而确定该处的合场强.此题涉及“转化”与“对称”思想的运用.
第25题，如图7所示，金属棒在磁场中沿连接电容器的倾斜导轨下滑.第（1）问，求电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系.此问不难根据法拉第电磁感应定律的“切割式”及电容的定义式求得.第（2）问，求金属棒的速度大小随时间变化的关系.此问需根据牛顿第二定律求出金属棒下滑的加速度表达式，确定金属棒做匀加速运动后再由运动学公式得出.其中，安培力的确定需分析电容器极板在时间间隔（t，t+Δt）内增加的电荷量，微元思想的运用是求解此问的关键.
5.实际应用能力
如第20题，以“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器首次成功交会对接为背景，展示了我国航天技术的辉煌成就.由于对接轨道为离地面343km的近圆形轨道，为实现对接，两者的运行速度都应小于第一宇宙速度.由于对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气，如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低，而其动能可能会增加.航天员在天宫一号中处于失重状态，仍受地球引力作用，只是“视重”为零.此题联系航天实际，涉及宇宙速度、圆周运动与万有引力等知识的应用.
第21题，以我国首艘航母上舰载飞机降落为背景，反映了当代科学技术发展的重要成果.飞机着舰并成功钩住阻拦索后，飞机的动力系统立即关闭，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止.试题提供的阻拦系统示意图及飞机着舰到停止的速度—时间图线分别如图8（a）、（b）所示.根据vt图线
下的面积表示位移，图线的斜率表示加速度，可判定：从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的1/10；在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小会超过2.5g.因飞机在t=0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置，此时阻拦索张力为零，阻拦系统对飞机做功的功率为零，故在0.4～2.5s时间内，张力与功率不可能不变.此题联系军事实际，涉及vt图象、力、加速度、功率等知识的应用.
6.实验探究能力
如第22题，测量物块与水平桌面之间的动摩擦因数，实验装置如图9所示.第（1）问为测量遮光片宽度时20分度游标卡尺的读数，需注意与10分度游标卡尺读数的区别.第（2）问求物块的加速度表达式，可先确定物块经过两光电门的速度，再由匀变速直线运动速度与位移
关系式求得.第（3）问求动摩擦因数的表达式，需采用隔离法，应用牛顿第二定律处理.第（4）问确定误差种类，需根据“偶然误差”与“系统误差”的概念得出.
测量动摩擦因数，并不是教材中的学生实验.此题着重考查了基本仪器的使用能力、实验原理的分析能力、误差概念的理解能力，考查了灵活地运用所学过的实验原理、实验方法解决新问题的能力.
第23题，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻，实验电路如图10所示.第（1）问涉及多用电表的电阻调零，需将红、黑表笔短接.第（2）问涉及实验电路的连接，考虑到红表笔的电势较低，应将红表笔与1端相连.第（3）问为滑动变阻器调至某一阻值时多用电表和电压表的读数，需注意仪表示数的估读，且多用电表的读数应将表盘示数乘以倍率.第（4）问，调节滑动变阻器使其接入电路的阻值为零，已知多用电表和电压表的读数，求电压表的内阻.由于多用电表测得的是其外部电路的总电阻，而滑动变阻器阻值已调为零，故此时多用电表的读数显示的即为电压表的内阻.第（5）问，求多用电表内电池的电动势及电阻“×1k”挡内部电路的总电阻.此问需先利用第（3）问的实验数据及第（4）问求得的电压表的内阻值，根据滑动变阻器与电压表的电压分配关系，求得第（3）问中多用电表的外电压；再进一步利用（3）（4）两问的实验数据，根据多用电表内外电路的电压分配关系，对（3）（4）问的两种情况列式联立求解.
对中学生而言，测量多用电表内电池的电动势和电阻挡内部电路的总电阻，是一项全新的实验.此题着重考查了基本仪器的使用能力、测量线路的连接能力、实验原理的分析能力，考查了物理实验的探究创新能力.
总之，2013年高考全国新课标卷Ⅰ物理部分试题的编制，体现了注重基础知识和基础能力的考查、注重综合运用物理知识解决实际问题的命题思路和能力立意的命题宗旨，较好地体现了新课程理念，对中学物理新课改起到了很好的引领作用.
编者语：
随着新课改的不断深入，物理学科的考查更侧重物理学养的考查，只会高效解题得高分不再是学习物理的最终目的.要掌握物理学科的特色，会使用物理学研究方法看待事物并有所发明创造才是我们真正应该重视的能力.。