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1、高考物理复习专题设计的思考 作者： 许冬保 潮兴兵 文章来源： 物理教学探讨 物理学科在经过高三第一轮全面复习之后 ，学生比较系统地掌握了考试大纲规定的知识内容 ，达到了相应的能力水平。为了使广大学生能适应高考试题的要求 ， 具备一定的分析综合能力 ，本文就复习专题的设计谈谈笔者个人的认识。 1、物理复习专题设计的原则 科学性原则 ，即体现学科特点 ，遵循教育心理学原理、符合逻辑学的方法 ， 这是传统的备教材、备教法、备学生的三个基本程序的体现。物理学有哪些特点呢?它是一门以实验为基础的科学 ；是一门严密的理论科学 ； 是一门定量的精密科学 ； 也是一门带有方法论性质的科学。因此 ，在专题设计
2、时要充分考虑专题所涵盖的知识体系、逻辑结构以及物理方法的运用。同时要考虑第一轮复习中学生所暴露的问题及学生已有的认知结构来设计专题。复习的过程也要遵循皮亚杰的关于图式、同化、顺应、平衡的四个认知过程。专题复习就是要解决新的认知平衡问题。如果将专题复习课堂视为一个开放系统 ，则按照耗散结构理论 ，复习中只有充分开放 ，才能使学生从无序走向有序 ，从而形成稳定的结构。按照遗忘规律设计 ，热学、光学、原子物理学及实验的复习由于识记的内容偏多 ，所以应放在所有专题的后面。 系统性原则 ，即在教科书和考试大纲的范围内 ，不局限知识单元 ，而是考虑知识的体系和结构 ，从学科思想和方法上进行归纳 ，帮助学生
3、构建新的物理框架。这不是知识的堆积 ，而是知识的综合 ，更是思想的综合。设计的重点应放在系统掌握知识的内在联系上 ，放在掌握分析问题的方法和解决问题的能力上。例如 ，能的转化和守恒定律贯穿于物理学的始终 ，是研究自然科学的重要思想方法。能量守恒的具体形式在力、热、电、光、原各知识单元中均有呈现 ，作为一个专题进行复习 ，能使学生进一步理解有关知识 ，更重要的是培养学生一种独立的思考和解决问题的习惯或能力。 最优化原则 ，专题设计的方案具有多样性 ，根据知识结构可以设计为大的专题 ，也可以设计为小的专题。如力和运动的关系 ，在力学和电磁学中均有广泛的应用。应用在力学范围就有力与直线运动的关系以及
4、力与曲线运动的关系 ；应用在电磁学范围有带电粒子在电场中的运动 ，带电粒子在磁场中的运动 ，电磁感应现象中的杆类问题等等。显然这样的专题太大 ，可以设计为如力与直线运动、力与曲线运动、带电粒子在复合场中的运动、电磁感应现象中的力学问题等四个小专题。总之复习时间有限 ，应当努力追求复习效益的最大化。 可行性原则 ，专题设计要考虑学生的实际 ，选择教辅书上的专题应在复习课时保证的前提下 ，注意专题的时效性、针对性和可操作性。 2、物理复习专题设计的依据 专题设计是通过对高考研究所获取的信息为依据。高考研究包括考试大纲的研究和近几年高考试题的研究。考试大纲是国家考试中心制定的带有法定性的文件 ， 是
5、命题的依据。考试大纲每年均有少部分调整或变动 ， 只要比较新大纲和老大纲就能了解哪些地方作了调整或变动。教师需要考虑的是大纲调整的意图是什么?为什么作这样的调整?在试题的设计上怎样体现?还有考试大纲题型示例的研究 ， 例如2007年较2006年在题型示例中增加了6道小题 ， 研究后发现增加的目的是强调试题的基础性、应用性和实践性 ，体现新课程的理念。 每年的高考试题 ，既保持稳定 ，又不断创新 ；既重视基础，又考查能力 ； 既关注教材 ， 又联系实际。近年的高考试题 ，特别是全国试卷，是最规范的 ， 也最有规律。考试中心近三年共编制了9份理科综合试卷 ， 其中2004年4套 ，2005年3套
6、，2006年2套.几乎不变的命题组成员 ，其命题风格和思路也基本稳定。受到考试大纲的约束 ，命题范围狭窄 ，物理学科的题量有限 ，这就为我们分析研究高考 ，提供了空间。此外 ，专题设计时必须分析学生在进入学习过程前所具有的一般特征 ，必须确定学生的初始状态 ，注意学生的认知结构和学习者的准备状况。 3、设计示例-带电粒子在复合场中的运动 复习专题设计的内容一般包括三个部分 ，即知识梳理、例题精析、训练板块。知识梳理是对知识的综合 ，例题精析是对思想的综合 ，训练板块是对专题的反馈。因此例题的选择尤为重要.限于篇幅 ，设计示例只列出标题或主要知识点 ，例题只选两道 ，训练板块略去。 3.1复合场
7、 3.1.1概念:同时存在电场、磁场和重力场的区域或其中的两个场的区域 ，均称为复合场。广义地说 ，解题过程中凡涉及两个场或三个场的分析的问题 ，均属于复合场的问题。 3.1.2三种场力的特点 3.1.3关于微观粒子和普通带电微粒重力取舍的原则3.2带电粒子在复合场中的运动性质 3.2.1带电粒子在复合场中无约束情况下的运动性质 (1)带电微粒在三种场共存区域中做直线运动。当其速度始终平行于磁场时 ，不受洛伦兹力 ，因此可能做匀速运动也可能做匀变速运动 ；当其速度垂直于磁场时 ，只能做匀速运动。 (2)带电微粒在三种场共同作用下做匀速圆周运动。必然是电场力和重力平衡 ，而洛伦兹力充当向心力。
8、(3)当带电粒子所受合外力的大小、方向均在不断变化时 ，粒子将做非匀变速曲线运动。 3.2.2带电粒子在复合场中有约束情况下的运动性质 3.2.3带电粒子在交替场中的运动性质 3.3带电粒子在复合场中运动的分析方法带电粒子在复合场中运动的分析方法和力学问题的分析方法基本相同 ，不同之处是增加了电场力和洛伦兹力。要知道电场力和洛伦兹力的特点 ， 灵活运用力的观点、能量的观点处理有关问题。 3.4带电粒子在复合场中运动的实际应用 3.4.1速度选择器(滤速器):利用相互正交的匀强磁场和匀强电场选择具有一定速度粒子的器件。 3.4.2磁流体发电:利用等离子体喷射入磁场 ，在磁场中的两块金属板上聚集电
9、荷 ，产生电压的一种新型发电技术。 3.4.3质谱仪:测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。 3.4.4电磁流量计:测量液体流量的仪器。 3.4.5回旋加速器:一种高能粒子加速器。 例1有人设想用如图1所示的装置来选择密度相同、大小不同的球状纳米粒子。粒子在电离室中电离后带正电 ，电量与其表面积成正比。电离后 ，粒子缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加速电场区域I ， 再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域 ， 其中磁场的磁感应强度大小为B ，方向如图1。收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上。半径为r0的粒子 ，其质量为m0、电量为q0 ， 刚好能沿O1O3直线射
10、入收集室.不计纳米粒子重力。(V球=4 / 3r 3 ， S球=4r 2 ) (1)试求图中区域的电场强度 ； (2)试求半径为r的粒子通过O2时的速率 ； (3)讨论半径rr0的粒子刚进入区域时向哪个极板偏转。 命题目的 带电粒子在复合场中的实际应用 ，突出了理论和实际的联系。高中物理新课程标准特别强调物理学与技术的结合 ，新教材力求展示物理学的应用性、实践性以及对经济、社会的影响。因此联系生产、生活、社会、科技为背景的命题思想将会更加凸现和强化。 思路分析(1)设半径为r0的粒子加速后的速度为v0 ， 则 1/ 2m 0 v 2 0=q 0 U 设区域内场强为E ， 则v 0 q 0 B=
11、q 0 E ， 电场强度方向竖直向上。 (2)设半径为r的粒子的质量为m、带电量为q、被加速后的速度为v ， 则 m=(r / r 0 ) 3 m 0 q=(r / r 0 ) 2 q 0 由1 / 2mv 2 =qU (3)半径为r的粒子 ， 在刚进入区域时受 到合力为F合=qE-qvB=qB(v 0 -v) 由 可知 ， 当rr 0 时 ， v0 ， 粒子会向上极板偏转 ； rv 0 ， F 合 0 ， 粒子会向下极板偏转。 评析 新情景的问题 ， 要求考生有较强的应变能力、建模能力和迁移能力。本题实际上就是考查对速度选择器的原理的理解。教材上出现的如质谱议、回旋加速器、磁流体发电机、电磁
12、流量计、速度选择器等 ， 要真正理解它们的工作原理。例2半导体材料硅中掺砷后成为N型半导体 ， 它的自由电子的浓度大大增加 ， 导电能力也大大增加.一块N型半导体的样品的体积为abc ， A、C、A、C为其四个侧面 ， 如图2所示。已知半导体样品单位体积中参与定向运动的自由电子数为n ， 电阻率为 ， 电子的电荷量为e。将半导体样品放在匀强磁场中 ， 磁场方向沿z轴正方向 ， 并沿x方向通有电流I。求: (1)半导体AA两个侧面之间的电压是多少? (2)若测得CC两面的电势差为U ， 匀强磁场的磁感应强度是多少? 命题目的 本题是根据大学教材中霍耳效应的内容设计的。霍耳效应为研究半导体载流子浓
13、度的变化提供了重要的方法。近年来霍耳效应已在科学技术的许多领域(如测量技术、电子技术、自动化技术等)中开始得到应用。主要用途有以下几方面:测量磁场 ； 测量直流或交流电路中的电流和功率 ； 转换信号等。作为新技术的应用 ， 以此材料为背景命题 ， 试题情景新颖 ， 要求考生具有较强的获取信息并处理信息的能力 ， 能联系中学实际构建模型 ， 运用学过的知识解决新的问题。考生的这种素质 ， 是高校选拔人才的需要 ， 也是进一步学习大学课程的需要。 思路分析(1)电流流经半导体材料沿x方向的电阻为R=cab由欧姆定律 ， 知加在A、A的电压为U 0 =IR=cI / ab (2)电流I是大量自由电子
14、定向移动形成的 ， I=nvabe 电子的定向移动的平均速率为v=I / nabe。 自由电子在磁场中受洛伦兹力后 ， 向C侧面方向偏转 ， 因此C侧面有多余的负电荷 ， C侧面有多余的正电荷 ， 建立了沿y轴负方向匀强电场 ， C侧面的电势较高。自由电子受到的洛伦兹力与电场力平衡 ， 有qU / b=qvB 因此 ， 磁感应强度 B=Unae / I。 评析 中学教材没有介绍霍耳效应 ， 但可用洛伦兹力来解释。解答所用的物理模型是带电粒子在电场和磁场中的受力平衡。考查的知识点是考试大纲所要求的。从试题的立意设计看 ， 中学复习中采用的题海战术不适用高校的选拔性考试 ； 从试题的知识要求看 ， 关注生活、社会、科技 ， 夯实基础 ， 理解知识的形成过程 ， 掌握学科体系和知识结构 ， 理论联系实际 ， 是提高复习效益的有效途径。从试题的能力要求上看 ， 理解能力是其它能力的基础 ， 获取信息并处理信息的能力、构建物理模型的能力、迁移能力等是考生解决新情景试题必须具备的能力。根据学生情况可适当拓展提出新的问题:如何测量磁感应强度? 总之 ， 在高考物理专题复习时 ， 综合不仅是知识的综合 ， 更应该要有思想上的综合。从知识综合升华到思想综合 ， 进而形成学科智慧 ， 这就是专题复习的三维目标。
