物理竞赛试题范文

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导语:如何才能写好一篇物理竞赛试题,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

物理竞赛试题

篇1

关键词:大学物理竞赛试题;微积分

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)02-0180-02

在2013年上海理工大学大学物理竞赛中,选取了一道试题,题意如下:已知空间同时存在均匀电场(电场强度为E),均匀磁场(磁感应强度为B)和的重力场(重力加速度为g),且三者方向相互垂直。一质量为m、带正电荷q的质点在此空间运动,保持速度的大小在运动过程中不变。(1)说明此质点作何种运动(无须求出运动的轨迹方程)。(2)若电场和磁场在某时刻突然同时消失,并且将此时(即电磁场刚要消失时)的动能称为初始动能,那么,已知该质点在此后的运动过程中的动能最小值为其初始动能的一半,试求在电磁场刚要消失时,质点速度在三个场方向的分量。

当时提供的参考解答如下:

(1)如图1所示,建立直角坐标Oxyz,其中电场方向沿着Ox轴,磁场方向沿着Oy轴,而Oz轴与重力方向相反。根据洛仑兹力公式 =q × [1]可知,磁场对质点的作用力垂直于磁场方向,位于Oxz平面内;另外,重力方向向下,电场力方向沿着x轴正向,因此在y轴方向质点不受力,由此可知质点沿y方向的分速度(包括大小和方向)不变;依题意,质点速度的大小在运动中是恒定的,故质点在Oxz平面内的分速度大小也一定是恒定不变的;其次,质点速度大小保持不变,意味着合力做功为零,而洛仑兹力对质点不做功,因此,电场力和重力对质点所做的功也为零,由此可推断质点在Oxz平面内的分速度垂直于电场力和重力的合力,而电场力和重力的合力的方向在运动中是不变的,故此分速度的方向保持不变。综上所述,质点速度的方向保持不变的,因此质点在给定的三个场中做匀速直线运动,其轨迹在Oxz平面内且垂直于电场力和重力的合力。

(2)设电场和磁场都存在时质点速度大小为v0,题中所要求的速度在三个场方向的分量分别用v0x、v0y和v0z表示。根据问题(1)中的分析,质点作匀速直线运动,这意味着质点所受合力F等于0。将此合力也分解为三个分量Fx、Fy和Fz,则有

F =qE-qv B=0,得v = (1)

F =0,F =-mg+qv B=0,得v = ,v =v -v -v (2)

电场和磁场同时消失后,则粒子仅在重力作用下做抛体运动,因此任意时刻t时质点速度为

v =v ,v =v ,v =v -gt (3)

显然,当v =0时,粒子的动能最小,为E = m

(v +v ),依题意E = ( mv ),因此有v =2(v +

v ),结合(1)和(2),得

v = (4)

该题也是第25届全国中学生奥林匹克物理竞赛预赛试题[2]。上述解答中,问题(1)是通过说明性的论证来说明质点做匀速直线运动的,比较适合高中学生。而作为大学物理竞赛题目,则应更突出学生对质点运动规范解题方法的应用和掌握,即从定义式和基本定理出发,突出物理量的矢量性和分量形式,突出微积分方法的应用,以利解决更复杂的问题。这也是大学物理教学中的重点和难点,因此,本文从这个角度,用解析的方式来解答这个问题,这对于学生用矢量和微积分方法规范解题不失为一个好的练习。

根据图1所示的电场、磁场和重力场的方向假设,以及电场力和洛伦兹力公式,由牛顿第二定律,可列出质点动力学方程

q ×B +qE -mg =m =m (5)

在图1所示的直角坐标系下,分解为分量形式

qE-qBv =m (6)

m =0 (7)

m =qBv -mg (8)

由式(6)和(8)得

m =-qB =-qB ,m =qB =qB ,

整理得 + = , + =

求解上述微分方程[3],可得

v = +A cos( t+φ ),v = +A cos( t+φ ) (9)

根据题意,质点速度大小保持不变,即v +v +v =常数,由式(7)可知v =常数,因此v +v =常数,根据式(9),必有A =A =0,即v = =常数,v = =常数。由于v ,v ,v 均为常数,所以质点作匀速直线运动。

参考文献:

[1]袁艳红.大学物理学(下)[M].北京:清华大学出版社,2010:80.

篇2

我国举行的物理竞赛有很长的历史,但晚于国际物理竞赛的历史传统.所谓竞赛就是竞争比赛,是高手的对决,是智力的拼搏.不管国内还是国际的物理竞赛,都对整个物理科学的发展产生推动作用.但随着教育理念的转变等各种外在因素的影响,物理竞赛也在发生着改变.

一、物理竞赛的意义

物理是一门历史悠久的自然科学,其庞大而又严密的知识体系使从事物理的研究者拥有更多他人敬佩的目光,尤其是参加了物理竞赛的学生,他们常常是所在团体中的佼佼者.物理竞赛的参赛者不仅要熟知广博的自然科学知识,还要具有灵活将科学知识转化为解决实际问题的能力,也就是认知与实践能力.本文由收集整理

物理竞赛在1984年从我国开始发展到现在,越来越受到大众的批评.但是事务的存在有其不合理性也就必然存在其合理的方面,虽然受到诸多的批评和不谅解,但是依然有很多专家学者支持这种方式作为现代中国人才教育培养的一部分.

从整体意义上来说,物理竞赛能够推动我国物理事业的整体发展.竞赛是竞争的本质,竞争必然导致优胜劣汰,这也是自然生存和生物进化的规律.物理竞赛就是对物理专业领域人才的选拔和推动进化的过程.推动的力量获得了进化,整个物理事业也就会随之进化,这也是我国物理事业追求国际先进的要求.

从个体意义上来说,物理竞赛能够促进学生自我能力的提升.通常学校对参赛者的培养是一个长期的、特殊的、高强度的培养过程,他们要承受比普通学生更多的压力.主要表现在更丰富的学科知识内容,更庞大的知识网络体系,更复杂的思维运作程序,更严格的教育要求等等.同时在心理方面,还要能够承受来自学校、老师、家长期望的压力.所以参加物理竞赛对于学生个体既是能力的提高,也是耐压能力的锻炼.

二、物理竞赛的主要过程

不论是国际的还是国内的物理竞赛,主要包括理论命题和实验考查两大部分,其中理论命题所占比分更重.物理竞赛有两个较为明显的特点:考试时间特别长,通常为3到5个小时左右;考试内容特别难,有时参赛者普遍得分较低.例如1996年全国中学生物理理论竞赛的决赛,参赛者普遍只得三十分左右.在比赛的过程中,大脑长时间处于高度集中的状态,对正处在长身体的中学生是一个不小的挑战.

理论考试又分为初赛、复赛和决赛三个程序,经过层层选拔,最终决选出全国优秀学生.

三、物理竞赛的发展趋势

1.重视物理思维能力的形成

逻辑思维能力是人类思维能力中一种较为高级的大脑活动,它是大脑内部各个区域运行的综合运用,包括语言理解与运用、数字运算、推断、分析等.学科之间是相通的,但是每个学科也都有自己的特点,有些侧重认知,例如政治、地理、历史等文学科,有些则侧重逻辑思维能力,例如数学、物理等理工科.但是以前的物理理论竞

赛中,比较注重基础知识的了解程度,现在则慢慢转向重视思维能力的培养.例如2000年的全国中学生物理竞赛的复赛中,有多道题目都表现出了这种趋势.要求学生通过对题目中描述的各种物质转化关系的理解,判断出电流和磁场的关系.再如2011年的一道中学物理竞赛试题:题目首先介绍了一种奇怪的现象,通过现象的描述引出“热电流”和“热电偶电路”的概念.然后给出一组电流大小和温差关系的数据,要求学生根据数据分析判断出产生热电流的条件,这就是较为典型的对逻辑思维能力的考察.

2.重视数学等基础学科的能力

数学是一门基础性学科.所谓基础性学科就是其本身没有太多的实际生活生产中的需要,只是作为其他学科研究的基础.这种基础作用表现较为明显的就是在房屋建筑等实际工程中,利用数学方法绘制建筑设计图、设计长宽高的比例以及计算材料的采购是否划算等等.在物理运用中也是如此.能量转换的计算,天体运动的计算,数量关系的转化等等,有些复杂的数据必须进行合理的转化才能算出正确的结果.例如2012年全国初中物理竞赛中的一道题目内容:目前航天飞船的飞行轨道都是近地轨道,一般在地面上方300千米左右的轨道上飞行,绕地球飞行一周的时间为90分钟,若飞船在赤道上空飞行,那么飞船里的航天员在24小时内可以见到几次日出.这是一道涉及航天飞行的题目,其中涉及的数据较为庞杂,给计算带来了很大的困难,是对数学基础学科能力的考察.

3.重视知识在工业生产生活中的实际应用

科学产生于日常生活,科学产生的目的也是为社会生活而服务,生活中的一些现象反应的就是科学的本质.传统的教育方式有一个弊端、就是造成了书呆子的产生.为了避免书呆子的产生,现在的物理竞赛理论命题也趋向于更强调学生对生活的关注和观察,以及解决日常普通科技问题的创新办法.例如2008年的全国中学生物理竞赛初赛就有一道关于解决冬天冰雪状况的既经济又环保的方法.2008年的南方雪灾给我国带来了巨大的灾难,如何减少雪灾发生的程度,不仅是政府的职责,也是我国自然科学工作者所要解决的问题.

物理竞赛是人中龙凤的选拔,不仅要求有全面的知识,更要具备高级的思维能力,对科学进行灵活的运用.我们生活在科技的世界,只有了解它才能如鱼得水,使生活变得更丰富.

结尾,留给学生一个问题让学生课后讨论:“利用以下器材:量筒、天平、烧杯、溢水杯、清水和浓盐水,想一想怎么设计能够测定出一个鸡蛋的平均密度?”

篇3

关键词:消费者利益;体育竞赛服务;市场运作

中图分类号:F713.82;G812.2 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2016)32-0101-02

体育竞赛服务市场在国外已发展为一个成熟且发达的市场,成功的运作为其带来了惊人的经济与社会效益。随着我国社会经济的迅速发展与居民收入的不断增加,体育消费正从满足基本需求逐渐向追求高质量消费方向发展。体育运动项目管理体制改革的日益深化与部分项目职业化实践的不断深入增加了我国观赏性体育的消M人群。但同发达国家相比,我国体育竞赛服务市场在市场运作、经济道德遵守以及市场经济秩序有序化与规范化建设等方面还存在不小的差距,不利于市场消费者利益的维护。因此,建立一个有责任、有秩序且顾及消费者乃至社会整体利益的体育竞赛服务市场体系,对于体育竞赛服务市场的运作乃至整个社会主义市场经济的发展而言十分重要。

一、体育企业与消费者及社会整体利益的一致与背离

由于追求目标各不相同,体育企业利益同消费者利益乃至社会的整体利益之间经常会出现矛盾与背离的现象,体育企业在对这种利害关系冲突进行处理之时,是否能够对体育市场经济规范与道德约束予以遵循,不仅会影响消费者与社会的利益,还会对体育企业自身长远利益的获取产生影响。作为体育市场经济的主体,现代体育企业应以企业利益及消费者与社会整体利益的相互协调与共同实现为其发展的最高准则,这亦是体育市场经济的本质要求。实际上,体育市场经济具有契约性的特征,体育市场活动中的全部利益主体都需要严格遵循统一的游戏规则,明确他们之间的契约关系,为

社会经济活动的良好开展提供保证,最终实现各自的利益。此外,现代体育市场经济又是一种社会化的经济,其建立以高度的分工为基础,各主体之间联系异常紧密,一方获得利益会带来另一方利益的提升,而一方利益的损害又会使另一方的利益遭受损失。经济全球化的不断推进使各经济与社会主体利益关系呈现出一种全球化的运动特征,若体育企业只考虑自身利益的提升而忽视甚至损害消费者与社会整体的利益,最终势必会降低企业的自身利益。

二、保护消费者利益的突破口

在社会生产的全过程中,消费是生产的终极目的。古典经济学家亚当・斯密提出,全部的生产都有且只有一个目的,那就是消费,对于生产者而言,其利益的注意必须以对消费者利益的增加为前提。市场信息不对称与非均衡市场的影响使得提供体育竞赛服务的企业将服务的生产与提供而非最终消费视作其运作的最终目的,极大多数企业在追求自身利益最大化的过程中都将消费者利益当做了牺牲品。现代体育市场经济环境中的体育竞赛服务导向已发生了极大转变,实现了由原先的供给型向需求型转化,对等价交换、平等竞争以及消费需求等内容进行强调,消费者在接受体育竞赛各项服务之时所具有的发言权与影响力更加突出,现代体育竞赛服务市场经济体制对消费者权益的保护与增加提出了必然要求。消费者利益是社会利益的真正决定者,在经济学视角下,消费者权益的保护应以消费者剩余的增加为突破口,对进行体育竞赛服务消费的所有消费者的多样化需求予以满足,增加其经济福利,这是体育竞赛服务市场经济及社会效益提高的本质要求。

三、从消费者利益保护把握体育竞赛服务市场的有效运作

对于一个企业而言,能否在市场博弈格局中提高竞争力并为自身的市场开发开辟广阔的空间,在很大程度上决定于企业现有及潜在消费者数量的多少。保护消费者利益,把握消费者与生产者剩余的博弈过程,使其实现动态化的均衡,使生产者的部分剩余向消费者进行合理地让渡,以对消费者剩余予以合理的增加,使消费者更加认可并支持体育企业所提供的服务,提高消费者忠诚度,从而为企业开辟更加广阔的前景,对于提供体育竞赛服务的各企业而言,这是提高自身综合竞争力与经济效益的首要任务。笔者认为,以下从保护消费者利益着手构建市场体系的分析,对体育竞赛服务市场良好运作及企业经济效益的提高有着有益的启示。

(一)标新立异,对消费者的消费心理进行把握

消费者大多都会有一种喜新厌旧的心理,他们在对产品或服务进行消费之时容易出现“审美疲劳”的现象。在消费者对某一体育竞赛服务的消费过程中,每单位增加的服务消费所带来的效用的增量对于消费者而言是不断减少的,这通过经济学中边际效用递减理论可以得到很好的解释。此外,体育竞赛服务市场中会存在替代效应,当对某一体育竞赛服务的消费不能为消费者带来显著效用的增加时,消费者会对新的替代服务进行选择,以此增加自己的效用总量。此时,这一服务起初赖以维持的消费者剩余会由于丧失消费者的消费动机支撑而无法继续存在,这就需要提供体育竞赛服务的企业及时进行创新与研发工作,以向市场提供具有广泛用途并结合多项功能于一体的新服务。同时,加强新服务的市场宣传,对消费者的新服务消费需求与消费行为加以引导,增加消费者剩余,保护消费者利益,使消费者群体处于一个相对稳定的状态之中,这对于体育竞赛服务企业的市场拓展与运作发挥着极其重要的作用。

(二)追求“物美”,洞察消费者的需求动机

体育竞赛服务消费者在选择并消费服务之时总是会对服务的性价比抱有很高的期望,亦即希望“物美价廉”,在对某一服务的预期市场价格基础之上渴望服务具有较高的质量,以满足自己身心俱健以及休闲娱乐等多种需求。只有如此,消费者的利益才会得到最大限度的保证,尽可能地实现消费者剩余。对消费者利益予以藐视并对消费者剩余进行分割,忽视竞赛服务质量改善的体育企业会在复杂多变的市场经济环境中面临巨大的市场危机,严重时甚至会在市场竞争中淘汰出局。作为实现服务使用价值以及价值的保证,体育竞赛服务的质量就像服务的生命一般。提供体育竞赛服务的企业要想保持强劲的市场竞争优势,寻求生产者剩余及经济效益的最大化,就必须以坦诚的态度面对消费者利益与消费者剩余,实施服务质量的全面管理,以质取胜。

(三)以“价廉”立市,对消费者的预算约束予以关注

特定社会经济发展水平的制约决定体育竞赛服务消费是一种更高层次的消费,主要以生活品位的提高为着眼点。体育竞赛服务消费者的消费行为会受到其预算的较大影响,服务的市场价格是决定消费者选择某一服务的重要因素,消费者总是以对相当服务质量的追求为前提选择价格更加实惠的竞赛服务进行消费,这能够使其购买力变得更加有意义。如此一来,该竞赛服务的市场营销潜在市场就愈发宽广,经济效益提高也会得到更好的保证。所以,提供竞赛服务的体育企业应对其服务价格的资源性因素进行充分的优化配置,将成本优势发挥出来,以“价廉”制胜于体育竞赛服务市场。

(四)诚信立本,将“人道”践行于“商道”之中

生产与消费一直是相互对立相互影响的矛盾体,体育竞赛服务的提供者和体育竞赛消费者都以各自利益的最大化为目标,体育竞赛服务企业经济效益的提升以及体育竞赛服务市场的良好运作是以牺牲并转移提供给消费者的消费者剩余为代价的,而体育竞赛服务消费者所得到的利益又必然会在一定程度上降低企业的经济效益和价值。虽然依靠欺诈等非“人道”手段能够提高体育竞赛服务企业的经济利益,但是这不符合市场的诚信运作规律,不能满足体育竞赛服务消费者对消费者剩余的追求,这于企业的长期发展不利。因此,榱似笠档某ぴ斗⒄梗需要在市场经济的指引下,在体育竞赛服务企业和消费者之间建立共赢关系,采用道德规范指导企业的管理行为,让企业在消费者心中留下美好形象。同时,

不断增加体育竞赛服务的附加值,降低体育服务的购买费用,带给消费者“超值”体验,提升他们的消费满意度与忠诚度,最终形成消费者的消费黏性,扩大消费者数量,使服务提供者与消费者都能受益。

结语

社会需求与市场经济的复杂环境决定体育竞赛服务消费者与提供者之间存在“共赢”关系,企业在获得利益的同时,要尊重并关怀消费者,以一种理性的态度对待市场不同利益主体的利益与价值分配对于体育竞赛服务市场运作以及体育产业综合效益的提升都将十分有益。

参考文献:

[1] 刘艳娥,史湘平.“人道”与消费者剩余理论对提升现代体育产业效益的启示[J].体育科技文献通报,2007,(10):27-29.

篇4

以学校和年级组工作计划为指导,以全面提高教学质量为宗旨,面向全体学生,关注每一个学生的全面发展,激发他们学习的热情和兴趣,帮助他们建立良好的学习成就感和自信心,培养他们逻辑思维能力、运算能力。

二、教学目标

通过分析学生的实际情况,加强对学生逻辑思维训练能力、归纳能力的训练,养成良好的学习习惯,掌握好物理的学习方法,加强实验操作能力培养,进一步打好基础。做好学生的竞赛辅导工作,争取在物理竞赛中取得好成绩,完成初中物理的复习工作,争取中考全面获胜。

三、具体措施

1、 坚持集体备课,加强各教师间的联系,互相取长补短,发挥群体力量。加强教法研究和发挥最高效益。

2、 教学中应做到由浅入深,由易到难,循序渐进,点面结合,逐步扩展。

3、 强化月考,关注教学成果。

4、加强试题收集与研究,了解并掌握中考试题和中考命题的趋势。

四、复习计划

第一轮复习,以课本以及能力训练为依据,复习初中物理的基础知识与基本实验。

篇5

关键词:NChO;全国高中学生化学竞赛试题;化学竞赛试题分析

文章编号:1005-6629(2011)11-0043-04 中图分类号:G632.479 文献标识码:B

为了选拔参加一年一度的国际化学奥林匹克竞赛选手,同时作为一项课外活动,为了普及化学基础知识,激励中学生接触化学发展的前沿,学习化学家的思想方法和工作方法,培养他们学习化学的兴趣爱好、创新意识、创新思维和初步的创新能力,自1984年以来,中国化学会每年在全国范围内主办“全国高中学生化学竞赛”(National Chemistry Olympic),简称NChO。

笔者以NChO初赛(2001~2010年)、决赛理论(2006~2010年)和决赛实验(2001~2010年)试题为研究对象,从学科知识和学科能力角度进行了系统的分析和统计,得到了一些结论和启示。

1试题研究

1.1初赛试题分析

以“初赛基本要求”为基础,分析2001-2010年初赛试题,如表1所示。使用Microsoft Office Excel2007软件进行知识点统计,分析每题所考查的化学学科能力,采用理论梳理和试题实证的方法建构化学学科能力模型。

1.2决赛理论试题分析

以“决赛基本要求”为基础,和初赛试题的分析方法类似,从学科知识和学科能力两个角度对2006-2010年决赛理论试题进行分析和统计,如表2所示。

2研究结论

2.1初赛学科知识分布

统计发现,2001-2010年NChO初赛试题共涉及9个知识点,依次为:①有机化学、②物质结构、③无机元素化学、④氧化还原和电化学、⑤化学平衡、⑥核化学、⑦有效数字和容量分析、③气体和溶液理论、⑨热力学。所涉及的知识点数及其比例如图1所示。

可见,NChO初赛试题的学科知识点和“初赛基本要求”中所列的知识点基本一致,但其侧重点却有较大的不同。

2.1.1初赛热点为有机化学、物质结构和无机元素化学

(1)有机化学考查的物质和反应类型都较全面

初赛基本要求中所列的烯、炔、环烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、酸、酯、胺、酰胺、硝基化合物、磺酸,以及开环加成、取代、氧化、还原、羟醛缩合、周环反应等反应类型在近10年几乎都考过,环氧乙烷作为能发生开环加成的典型环烃,考过好几年,应引起注意。

(2)物质结构部分重点为配合物、晶体结构和分子结构

配合物知识常与无机元素化学综合,考查常见的配体、配位中心离子及其氧化态、配合物的构型等。近10年的无机元素化学热点包括:硼、卤族、氙、碳族、氮族、氧族,过渡金属则已经考过锰、铬、铁、钴、金、钛、铜、汞、镍的单质及其常见化合物的性质。

晶体结构已考过单斜、立方、菱方(三方)、四方、六方,7种晶系中只有正交、三斜尚未考过。要求熟练掌握NaCl型、闪锌矿型和萤石型晶胞,能够根据晶胞参数计算晶胞体积、晶体密度、晶胞中所含原子数等。

2.1.2少数未列于初赛基本要求的知识也出现

核化学并未出现在初赛基本要求中,但作为高中理科学习必须掌握的知识,2002、2004、2005和2010年都非常明显地考查了核化学,而其考核方式也比较单一,均是在认识α衰变等核反应的基础上,根据提供的信息完成核反应方程式。

化学热力学基础在决赛中是必须掌握的知识点,在初赛中并不作要求,但在2008年和2010年各考了一次,分别为根据反应物和生成物的标准摩尔生成焓计算标准摩尔燃烧热,以及利用已知公式nFEO=RTlnK计算反应平衡常数。

2.2决赛理论试题学科知识分布

2006-2010年NChO决赛理论试题学科知识分布如图2所示,从中可得出两个结论。

2.2.1决赛理论试题的学科知识分布比较稳定

除了以溶度积和亨利定律为代表的溶液理论外,无机元素化学、有机化学、热力学、电离平衡、滴定分析、物质结构是每年必考题,而动力学、相平衡和电化学则是最近3年才开始出现,不过一旦出现之后就随后几年也考,比较稳定。

2.2.2决赛理论试题在物理化学和分析化学上拓宽了学科知识范围

不难发现,决赛理论试题是按照无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和结构化学的体系来划分的。

决赛比初赛加深的内容基本都在物理化学和分析化学上。其中物理化学内容以焓、熵、自由能等热力学函数与电池电动势、化学平衡常数之间的计算为主。分析化学则主要是酸碱滴定中根据各组分的电离平衡、电离平衡常数来计算各组分分配系数、组分浓度、化学计量点的pH等。而无机元素化学和有机化学的难度则和初赛差别不大。

2.3决赛买验试题的特点

2.3.1基本都属于有机合成、分析滴定相结合的综合实验

大多数实验的过程都符合一条主线:称量――合成――回收产品――溶液标定――计算产率或测定物性――评价。

该主线从基本操作、仪器使用、物质分离、产品精制、记录实验现象、数据处理等方面都达到本科化学系学生《有机实验》课程的要求。这就要求参赛学生不仅要熟练掌握中学化学常用试剂和仪器的使用,而且需要有针对性地走进大学化学实验室,动手进行具体的有机合成和分析化学实验,才能熟练掌握仪器使用、装置搭配、操作注意事项等。

2.3.2都是取材于与生产、生活有密切联系的工艺或产品

例如:2001年“富血铁的制备及含量测定”、2004年“由工业锌焙砂提取七水合硫酸锌及产品分析”、2008年“利用废聚酯饮料瓶回收对苯二甲酸”等,将学生置身于具体的应用情景中进行实验,充分体现STSE思想。

2.3.3不要求选手设计实验方案,但要求理解关键的实验步骤和实验原理

尽管整体实验复杂度不小,幸而题目中都会将具体操作描述清楚,选手按照题目要求即可顺利完成实验。但要求选手对一些关键步骤有清晰的认识,例如:为了防止乙酰基在滴定中水解应该如何正确操作(2003年)、具体阐明在制备MgSO4・7H4O时加入NaCIO的作用(2005年)、为什么要趁热抽滤(2005年)、为什么滴加亚硝酸钠溶液要控制在较低温度(2006-年)、根据哪些主要因素确定“顺4-环己烯-l,2-二羧酸的制备与纯化”步骤中加入水的总量(2010年)等。

选手只有熟练掌握竞赛大纲和高中化学教学要求中的知识点,深入透彻地了解酯化反应、氧化还原、酸碱中和、碘量法、误差计算等实验原理,才能理论联系实际,做出合理的解答。

2.3.4注重基本操作

2001~2010年,考查移液操作4次,滴定操作9次,抽滤操作8次,减量法称量操作7次,吸量管操作2次,

回流操作3次,蒸馏操作2次(包括减压蒸馏),分光光度法操作1次。

在滴定操作中,主要包括以下方面:

(1)以酚酞为指示剂进行酸碱中和滴定:4次;

(2)EDTA和金属离子的络合滴定:3次,分别为测定Cu2+(PAN指示剂)、Zn2+(甲基橙和二甲酚橙,或者铬黑T指示剂)、Mg2+的含量(铬黑T指示剂);

(3)碘量法:1次,用Na2S2O3做标准溶液,淀粉做指示剂;

(4)氧化还原滴定:1次,用硫酸铈(Ⅳ)铵溶液滴定硫酸亚铁铵溶液(邻二氮菲一亚铁指示剂)。

2.4基于NChO试题建构化学学科能力结构模型

张警鹏(2006年)认为,所谓学科能力,是指学生面对―定的学科问题情境,通过个体特定的心理操作,调动自己已有的学科知识和情境经验,以解决这一学科问题时所反映出的个性心理特征。问题是否能得以解决,与选手储备的学科知识和思维过程是否流畅有联系。根据对思维过程的要求,笔者建构出基于NChO试题的化学学科能力结构金字塔模型,其从下到上包括5个部分,如图3所示。

下面,笔者例举NChO试题,对该模型的5个组成部分加以阐释。

2.4.1储备―定量的化学解题原型

这里的原型,来自认知心理学关于问题解决机制的研究原型是某一概念具有代表性的特征属.陛的集合,概念中的其他成员与原型具有相似性,它可以是也可以不是实实在在的例子。问题解决者在解决问题时,试图-寻找到该类问题解答的有关“原型”,一旦记忆中有与新问题相匹配的原型,解法就发现了。

例如:(2010年初赛7-5)人工合成的A型分子筛钠盐,属于立方晶系,正当晶胞参数a=2464pm,晶胞组成为Na96[A196Si96O384]・xH2O。将811.5克该分子筛在1.01325×105Pa、700℃加热6小时将结晶水完全除去,得到798.6升水蒸气(视为理想气体)。计算该分子筛的密度D。

解答该题,需要具备的原型有:晶胞质量计算、立方晶系晶胞体积计算、晶体密度计算、结晶水合物质量与含水量的关系、理想气体状态方程等。

2.4.2空间想象力

由于化学学科的特点,在诸如晶体结构、分子结构、有机物立体化学等方面,学生掌握了某一类问题的原型后,还须具备空间想象力才能完成问题解决。

例如:(2005年初赛第6题)写出下列反应的每步反应的主产物(A、B、c)的结构式;若涉及立体化学,请用z、E、R、s等符号具体标明(B是两种几何异构体的混合物)。

解答该题,需储备z、E、R、S立体结构的原型,还需要具有一定的空间想象力,才能正确运用规则画出物质的立体化学结构式。

2.4.3信息识别与原型匹配

当学生储备了一定量的化学解题原型后,不同的学生面对具体的化学问题时,在陕速有效识别题目信息,充分进行问题表征,并正确进行原型匹配方面的表现还是有所差别,因此,能否正确进行原型匹配也是学科能力的一种体现。

例如:(2006年初赛第3题)下面4张图是用计算机制作的在密闭容器里,在不同条件下进行的异构化

图中的纵坐标表示__(填人物理量,下同);横坐标表示__。平衡常数K最小的图是__。平衡常数K最大的图是__。平衡常数K=1的图是__。

解答该题时,学生首先应识别出这是反应中各物质浓度随时间的变化图,然后调出脑中所储存的有关化学反应中物质浓度随时间变化关系、化学平衡常数等原型,再进一步分析各物质的变化趋势如何,进而计算出化学平衡常数的相对大小。

2.4.4合理假设,根据计算或者化学思想推理验证

NChO试题具有相当高度的选拔性,学生必然会碰到原型缺失,以致无法匹配的试题,特别是在无机元素化学、配合物及有机化学试题中,常会出现推断某物质的试题。这时候,学生是否能进行合理假设,然后再通过数学计算,或者根据化学思想来进行推理验证,就显出其学科能力的差别了。

其中,化学思想主要包括两方面:①结构、性质、用途相互依存;②守恒思想(包括能量守恒、原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒等)。

例如:(2004年初赛第5题)研究发现,钒与吡啶-2-甲酸根形成的单核配合物可增强胰岛素降糖作用,它是电中性分子,实验测得其氧的质量分数为25.7%,画出它的立体结构,指出中心原子的氧化态。要给出推理过程。

解答该题时,学生脑中首先调出钒的配合物,及吡啶2-甲酸根的分子结构原型,但对几配位却无原型可以匹配。因此可用假设、计算推理验证的思路解决。首先设钒与2个吡啶甲酸根络合,根据吡啶甲酸根和钒的相对分子质量(分别为122和50.9),计算得氧的质量分数为21.7%;再设钒与3个吡啶甲酸根络合,得氧的质量分数为23.0%;设钒与4个吡啶甲酸根结合,氧的质量分数为23.7%;设钒与5个吡啶甲酸根结合,氧的质量分数为24.2%;钒与更多吡啶甲酸根络合将使钒的氧化态超过+5而不可能,因而应假设该配合物的配体除吡啶甲酸根外还有氧,设配合物为VO(吡啶甲酸根)2,相对分子质量为50.9+16.0+244=311,氧的质量分数为25.7%,符合题设,问题得解。

2.4.5实验能力

对实验能力从操作层面上来定义会比较便于理解,在参考陆泉芳、高锦章观点的基础上,笔者定义实验能力包括如下6个方面:①按实验步骤进行实验的能力;②选择仪器、试剂、技术、条件的能力;③正确的基本操作;④观察现象、测量数据的能力;⑤实验设计能力(科学性、方法的选择、组合、修改);⑥处理数据、表达结果和对结果进行评价的能力。

理论试题中主要考查实验设计能力,例如初赛:设计实验检验MnO2催化KClO3分解中可能产生的氯气(2007年);设计实验鉴别苯甲酸、苯甲醇、苯酚(2008年);设计滴定实验的空白实验(2009年)等。实验操作则综合考查了选手的实验能力。

综合以上分析,从化学学科能力角度考虑,决赛试题之所以比较难,主要原因为:化学解题原型储备量增大;试题信息复杂度加大,使得选手在信息识别与原型匹配阶段受到干扰;以及合理假设运用的情境增多等。

参考文献:

[1]中国化学会全国高中学生化学竞赛章程[E].省略/Contest/C/?jid=1.

[2]中国化学仝全国高中学生化学竞赛基本要求[E].http://WWW.CC$.省略/contest/C/?jid=5.

[3]张警鹏.学科能力建模之高考实证分析.湖北招生考试[J].2006。(4):69~73

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1联系生活实际应用丰富教学资源

生活即教育.我们很多的教学资源都可以从生活中采集,尤其是较为晦涩难懂的物理概念教学,如果直接与生活联系,不仅仅能够促进学生对知识的理解,同时这也是渗透STSE教育的一种重要手段.例如,“摩擦力”这个概念对初中的学生而言是比较难懂的,联系高中的教材,从摩擦力的产生条件来看,相互接触并发生挤压的两个物体间因为具有相对滑动或相对运动趋势,而发生的阻碍相互滑动或相对运动趋势的力.这些对初中的学生而言根本无法理解,当然,如果我们初中阶段也仅仅表面化,而给学生模糊甚至错误的答案,怎么办呢?如何克服摩擦力这个教学的难点,就需要教师在情境创设上狠下功夫.联系生活,尤其是体育运动,有关摩擦力的现象比比皆是,在不同的体育项目或体育器材中,摩擦力有着不同的影响.如径赛比赛中,运动员都会穿底部装有钉子的钉鞋,那些钉子长短不一:短跑项目中,选手的鞋钉要长一些,有利于增大静摩擦力,从而有利于加速度的获得,提升选手的成绩;长跑项目的选手所穿鞋子会装有较短的鞋钉,这主要考虑的是,长跑项目考验的是耐力,对摩擦力的大小要求不高,够用就行,而且短一些的钉子,鞋子穿上去更加舒适,更利于选手水平的发挥.而田赛项目中使用的铅球、标枪等,都要求有光滑的表面,类似的结构能够有效地减小其在空中飞行时与空气间的摩擦阻力,有利于选手成绩的提高.通过例举这些生活中的实例,学生对摩擦力的认识会更为全面,也有效激发了学生物理学习的兴趣和正情感.

2结合初中物理实验教学渗透STSE教育

“坛坛罐罐当仪器,拼拼揍揍做实验.”这句话实际上就说到了实验与STSE教育之间的关联,笔者认为实验课是渗透STSE教育的重要窗口,具体可以从如下几个方面入手.

2.1利用日常生活中的物品开发低成本实验

利用日常生活中的物品开发低成本实验,并自行设计实验课,无疑是解决初中教学实验仪器不足,以及为适应新课程改革,要加强基础教育阶段初中学生综合素质教育的有效途径.因为中学教学的课程安排都比较紧,且在义务教育阶段也不允许加重学生的负担,大量增加实验课也不切实际,笔者针对学生感到较难理解或感兴趣的内容,通过加强实验教学,将物理知识应用到实验中,帮助他们理解相关物理知识.这其中即要增加老师的演示实验,也要增加学生的动手实验.例如,教师让学生领会“做功和内能改变”的关系时,可以让学生的双手互相搓动,让他们直接感受温度的升高.

2.2将部分物理实验由验证性拓展为探索性

初中物理教材中的实验有不少是验证性的,在这种验证性的实验中,无论是教师还是学生都只是按照课本上已定的步骤进行操作,很少对实验的内容、过程进行探究,缺乏创造性,这对培养学生的创造性思维显得很不够,也不利于调动学生的学习积极性.笔者将教材中的部分物理实验由验证性拓展为探索性,能更好地发挥物理实验教学的优势,培养学生的科学思维和初步探究能力.例如,初中物理老师一般不做海波的凝固实验,一方面是怕麻烦,觉得熔化实验已经做过了,凝固只不过是熔化的逆过程,而且海波凝固需要的时间较长,在教学时温度不随时间变化的区间较难找,只要“讲”也一样能“讲”明白,就无需占用更多的时间了;另一方面是海波的纯度及实验的环境会对实验结果造成较大的影响,容易使实验“失败”,不容易达到预期的结果.其实,如果我们把这个实验做好,甚至让学生自己去探索,巧妙地设问,一步步引导学生查阅资料、交流、讨论,最终弄清相关的实验原理.这样探索性的实验实际上就是STSE教育的渗透,不仅仅获得了知识,还加强了学生的观察能力,学生也体会到了探索过程中的艰辛和学习的快乐.

2.3随机应变,徒手实验

教师在教学中灵活地选择素材,构建物理实验固然值得推广.而在具体教学中,教师随机应变,赤手空拳,依靠自身肢体或器官进行物理实验就更有意义了,这就是所谓的“徒手实验”.徒手实验不受时间和场地的限制,教师可以做,学生也可以做,简便易行.这能大大增加学生动手操作的体验,让学生获得更为直接的感性信息.例如,引导学生研究“声音产生原理”时,教师让学生进行这样几个实验,来感受振动在声音产生中的作用:(1)让他们用手敲击桌面,同时将耳朵和脸颊贴紧在桌面,感受声音和桌面的振动;(2)让学生说话的时候,用手摸着自己的喉部,感受声带的振动;(3)让学生吹口哨时感受空气的振动.物理知识本就源于人们对生活生产经验的总结,只要物理教师处处留心,不断探索和创新,就能依托身边的瓶瓶罐罐,构思出丰富多彩的实验,让学生在更为直接而明显的实验情境中感受到物理学习的亲和力和趣味性,从而排解学生的畏难情绪,让他们喜欢上物理.

3通过习题的命制来渗透STSE教育

从当前的初中物理测试题来看,虽然STSE的渗透有了,但是在进行物理测试时,有关STS的试题资源却相对较少,教师应根据需要,自行设计一些蕴含STS思想的物理试题来为教学服务.那么,我们在习题课上如何渗透STSE教育呢?

3.1发掘教材资源,设计和重组试题

初中物理教材本身就蕴含着大量的STS教育资源,教师对此进行发掘,并以其为情境设计出STS试题;其次教师也可以对高中物理教材,甚至是大学教材进行研究,从其中选择在学生认知范围以内的内容进行提炼,从而实现有关试题的设计.

3.2通过原有试题资源的整合,设计STS试题

历年的中考试题和竞赛题都是物理命题专家精心打造的结果,因此试题质量都非常高,充分发掘,能够成为STS试题编制的优质资源.此外,教师对中考题和竞赛题进行改编,在讲解时将母题和子题一起呈现给学生,还能起到举一反三的效果,训练学生的发散思维.

3.3将环境、能源等热点话题融入到STS试题的命制中

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题目:小军用如图电路,研究“通过某导体的电流与它的电阻的关系”,他分别用5Ω和10Ω的电阻做两次实验,当完成第一次实验后,小军将A、B两点间的电阻R由5Ω更换为10Ω,闭合开关后,滑动变阻器应该

A.保持变阻器滑片不动

B.将变阻器滑片向右移动

C.将变阻器滑片向左移动

D.更换阻值更大的滑动变阻器

参考答案:B

2.思路分析

由于通过导体的电流与导体两端的电压和导体的电阻有关,因此在研究通过导体的电流与导体电阻的关系时,应采用控制变量法,使电阻R两端的电压保持不变。

当A、B两点间的电阻R由5Ω更换为10Ω的电阻后,闭合开关S,电压表的示数是否变化?

如果电压表的示数发生了变化,是变大了,还是变小呢?

如果电压表示数变大了,怎样调节滑动变阻器,才能使电压表示数保持不变呢?如果电压表示数变小了,滑动变阻器又如何调节?

3.解题过程

将A、B两点间的电阻R由5Ω更换为10Ω的电阻,闭合开关,电路总电阻变大,电流变小(电流表示数变小);因为此时滑动变阻器的阻值没有变化,根据Up=I×Rp得到滑动变阻器两端的电压Up变小,又因为UR=U-Up,所以得到电阻R两端的电压将变大(电压表的示数变大)。

为使A、B两点间的电压保持不变,就要减小电阻R两端的电压,根据公式UR=I×R,在电阻R无法改变的情况下,只有想办法减小电路的电流。因为I=―,U和R都不再发生变化,所以只有使用Rp的值变大,故应将变阻器的滑片向右移。

4.试题讨论

(1)试题对学生思维要求太高,难度较大。该题虽然只是一道选择题,但是涉及的电学知识却较多,主要包括: ①通过导体的电流与导体两端的电压和导体的电阻有关;②会运用“控制变量法”研究通过导体的电流与其电阻的关系;③串联电路总电阻等于各串联导体的电阻之和;④串联电路电流处处相 等;⑤串联电路总电压等于各部分导体两端电压之和;⑥欧姆定律公式I=―。由此可见,该题是一道综合性较强、难度较高的试题。

(2)试题中的调节方法存在安全性问题。众所周知,在做初中电学实验时,出于安全考虑,有两个最基本的要求,一是在连接电路时开关要断开;二是在闭合开关之前,滑动变阻器要处于最大值位置,达到保护电路元件的目的(初中物理中滑动变阻器皆是以“一上一下、串联接入电路”的方式,达到限流的作用)。而该题中将电阻R由5Ω更换为10Ω后,闭合开关,电阻R两端的电压会不会超出电压表的量程,并非一下就能直接判断出,要通过计算才能得知。若直接闭合开关,电路就存在安全隐患。笔者认为,此处应重点培养学生的实验安全意识,而非锻炼学生的计算能力,所以,即使电阻R两端电压没有超出电压表的量程,也应该将滑动变阻器调到最大值再闭合开关。

(3)试题对教学起到错误的导向作用。该题所描述的物理情境,是探究电流与电压、电阻关系这个实验的一个过程,此实验主要目的是培养学生运用“控制变量法”研究通过导体的电流与导体两端的电压和导体的电阻的关系,从而得到“在电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比,在电阻一定时,通过导体的电流与其两端电压成正比”这两个结论,最终引出欧姆定律公式。在笔者参与教学督导和观摩组内研究课的过程中,发现有好多教师在讲述这部分内容时,当将A、B两点间的电阻R由5Ω更换为10Ω后,就直接闭合开关,让学生观察电压表示数的变化情况,然后再讨论为使电压表示数不变,应如何调节滑动变阻器的滑片。很明显,教师这样讲授完全是为了迎合这道试题,以减轻学生做这道试题的难度。殊不知,这样讲反而加大了学生探究实验的难度,学生的思维重点被吸引到了电表示数变化的原因以及滑动变阻器的调节方向上,弱化了学生体验用控制变量法探究实验的过程。

(4) 试题没有起到再教育的作用。学生接受九年义务教育后,参加中考,中考试题对某些学生来说,也许就是最后一次接触初中物理知识。因此,笔者希望中考物理试题能够对学生起到正面的再教育作用。

为此,笔者认为中考试题的命制一定要科学、规范和严谨,对教师的教与学生的学都要起到正面的、积极的引导作用。

参考文献:

[1]邵 明,张 蓉.一道物理竞赛试题答案的论证与反思[J].物理通报,2012(05):81―82.

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一、如何研究高考试题

历年来的高考试题,都有着其特点和规律。通过对多年高考试题的研究,我认为可以从以下几个方面入手:

1.历年试题整体研究――找规律;

2.近期试题重点研究――找趋势;

3.相同考点的试题比较研究――找变化;

4.不同模式的试题分类研究――找差别;

5.各地调研的试题集中研究――找信息;

6.高中竞赛的试题选择研究――找题根。

对于真题的重温,主要进行横向研究和纵向研究。横向――主要研究同一年全国各地的物理试卷命题情况,寻找它们“共性”的东西或出现几率偏大的东西;纵向――主要研究了解高考命题的改革发展趋势。对试题研究的过程,就是思考的过程,会有很多感触,能形成自己的教学特点与风格。

二、关于复习――什么是复习,怎么理解复习

关于复习,我个人的理解:复习不是学新课,不是新授课,也不是炒剩饭。复习就是找存在的问题,发现问题,解决问题,纠正错误。

三、复习的时间安排

第一轮的复习在2月底前完成,按“章节”复习,要求“细而全”;第二轮复习安排在3月初至4月中旬,主要进行专题复习;第三轮复习从4月中旬开始,主要进行综合练习。

四、建立物理教学的标高

以纲为纲、以本为本、主线不变、吃透考纲教材,因材施教。对于定位在本一的学生,老师在选题上要高一些、难一点;对于定位在本二的学生,老师在选题上要低一些、容易一点,但知识内容要求不能降、不能少。在选题上应考虑:一题多变,一题多解,解题的方法、技巧,培养学生读题、审题、问题转化等方面的能力。

五、打造高效的复习课堂

目标要求:课堂有气氛、有热度;内容有信度、有密度、有容量;结果有效率。尽力打造:课课精心、堂堂精品、节节精彩。

大家都知道,教学有法,教无定法,贵在得法。作为教师,课前要备教材、备学生,要熟练、灵活掌握多种教学方法。

第一类方法:以语言传递信息为主的方法,包括讲授法、谈话法、讨论法、读书指导法等。

第二类方法:以直接感知为主的方法,包括演示法、参观法等。

第三类方法:以实际训练为主的方法,包括练习法、实践法、实习作业法等。

第四类方法:以欣赏活动为主的教学方法,如陶冶法等。

第五类方法:以引导探究为主的方法,如发现法、探究法等。

六、重视实验教学

1.熟练掌握实验目的和实验原理

原理是灵魂,目的是方向,器材的选择、步骤的排列等要符合原理 (尤其电学实验,明白了原理,对仪器的选择、电路的控制才能做到心中有数)。

2.熟练掌握基本的操作技能

①实验仪器的使用与读数;

②操作步骤(特别是容易遗漏和出错的重要步骤);

③数据收集和数据分析,包括平均值法和图像法处理实验数据,实验结果是否合理和误差分析,对实验结论做出评价;

④实验中应注意的问题:

a.以问题为导向,将实验变成设计型实验,强化实验原理的理解;

b.以讨论式教学为主,加深学生对实验相关问题的理解;

c.重视实验器材的展示和体验;

d.重视实验试题的讲解和示范。

七、用好教材,夯实基础

(1)充分挖掘教材中的基本概念、定理(推导、结论、适用范围、理解、应用)、定律的内容。

(2)挖掘教材的每一句话的“内涵”,研究每一个例题。

(3)重视例题与课后的习题例题,它具有规范性、典型性。

(4)重视课后的小实验及阅读材料。

(5)重视概念:

a.明确概念引入的必要性和事实依据,掌握概念的定义。

b.了解概念的种类(矢量、标量、状态量、过程量、特性量、属性量,某种物理量的变化率等),注意运用比较法。

c.理解概念的定义、意义和与相关概念的联系与区别。

d.注意从定义式导出被定义的物理量的单位。

八、规范建模、规范思维、科学训练

审视物理情景构建物理模型(解题的关键)转化为数学问题还原为物理结论

物理模型(解题的关键):

1.对象模型:质点、轻杆、轻绳、弹簧振子、单摆、点电荷、理想电表、理想变压器、匀强磁场、点光源、光线、原子模型等。

2.过程模型:匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、简谐振动、简谐波、弹性碰撞、自由落体运动、竖直上抛运动等。

思维规范:

题述文字(形成)物理情景(抽象)过程模型(找出)过程特征(找出)物理规律(确定)物理公式(确定)数学解答(解方程)物理解答(物理判断)

即:①仔细审题,抓住关键。

②想象情景,建立模型。

③分析过程,画出草图,找到特征。

④寻找规律,列出方程。

⑤推导结果,讨论意义。

审题规范:

①对题目大意的把握。

②对关键词句的理解。

③对隐含条件的挖掘。

④对干扰因素的排除。

⑤对命题意图的分析。

培养良好的习惯与能力:

①记笔记的习惯。

②动笔画图的习惯:受力分析图、运动情景草图。

③审题能力的培养。

④解题思路的逐步形成与培养。

⑤分步列式的习惯。

⑥规范解题的习惯。

⑦计算能力的培养。

答题规范:

①画图(受力图、光路图、轨迹图、运动过程图、等效电

路图)。

②对非题设字母、符号的说明。

③对于物理关系的说明和判断。

④说明方程的研究对象或者所描述的过程。

⑤说明计算结果正、负的意义,说明矢量的方向、势能零点的规定。

⑥题目所问是计算结果的反作用力时,推理要严密(根据牛顿第三定律……)。

⑦注意结果的物理单位。

九、解决好复习过程中教学的矛盾与疑惑

1.知识的记忆问题与生活常识的欠缺。

2.复习进度(时间)与练习的问题:限时练,每周练。

3.复习进度(时间)与细化的问题。

4.复习进度(时间)与课堂改革的问题。

5.复习的深度与广度问题:紧扣教材,又不拘泥于教材;只要知识点不超纲,怎么讲,怎么考都可以。

6.教材与课辅的问题:怎么扣教材,怎么用教辅。

7.作业布置与差异化教学问题。

8.解题规范与解题速度的问题。

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关键词:高考物理实验;高中物理;物理教学

中图分类号:G63 文献标识码:A 文章编号:1673-9132(2016)10-0245-197

DOI:10.16657/ki.issn1673-9132.2016.10.063

高中物理教学的主要目的就是培养学生正确掌握物理实验方法与科学知识,这些同时也是高考物理实验的重要内容。根据近几年的高考物理实验试题进行了有效分析,得出高考物理实验试题的发展方向是重视学生的实验过程、探究、总结等,考查学生对实验数据进行分析与处理的本领。

一、高中物理实验教学状况

高中物理实验课题更多的是以教师讲解,学生听为主,将实验的教学停留在口头的实验中,学生掌握的实验方法多数是以背实验为主,严重影响了学生学习物理实验的积极性。没有发挥出学生自主创造的能力,丢失了教学自身的潜在价值,没有达到扩展学生思路的作用。多媒体在物理实验课堂中的应用,将传统的物理实验在实验室进行,转变成以图片、视频、Flash等代替了真实的实验过程,将物理实验课题转变成纸上谈兵,仅是用题海战术来弥补学生对实验技能与研究的需求。在高考中,由于真正的实验做得少,很难理解试题的真实意图,严重影响学生的高考成绩。因此,教师要带领学生进行有效的实验,增强学生学习物理知识的思想意识,培养学生的创新精神与研究意识。

二、高中物理实验教学中的重点

(一)培养学生认真审题的好习惯

在进行高中物理实验解题的过程中,实验的目的就是为了帮助学生找到正确答案。所以,在实验中,教师要引导学生养成正确审题的良好习惯,结合题中给的提示与相关条件,通过实验的方法,找到正确答案。例如,2013年江苏高考实验题,要求学生利用物体自由落体运动的方法测量重力加速度。题干给出的是在倾斜的小槽里面放置了很多小铁球,当关闭开关时,电磁铁就会吸住一个小铁球。当打开弹性金属片和触头的开关时,第一个小铁球就会自动下落,然后弹性金属片关闭,等到电磁铁吸到第二个小铁球的时候,再重复上述的动作。这道题看似给的条件不合理,但是经过仔细的审题就会发现,通过物体下落的高度,可以测出小铁球下落的总时间,使用公式可以得出重力加速度。通过仔细读题、审题,就可以又快又准地得到试题的答案。

(二)重视物理课本上的实验

高中物理课程改变了传统的教学模式,由理论教学转向了物理实验教学。在高考中物理实验的命题多数是以高中物理课本内容为基础的,高考命题的实验以高中物理教材的内容为目的,同时又不仅局限于教材的内容,改变了题干的模式与情景设置环境,不变的是考试的重点知识,所以,要重视高中物理教学中的实验课程,给学生创造良好的实验环境与实验使用的器材等。例如,2013年天津(理综卷)实验题第三问,给出小灯泡的伏安特性曲线,求小灯泡消耗的电功率。有的版本的教材中没有这样的实验,但是这道题与描述小灯泡的伏安特性曲线有关,可以根据P=UI,P=U2/R=I2R,得出小灯泡两端的电流与电压,就可以推测出小灯泡的电功率。将复杂的问题简单化,增强学生对新试题的接受能力。教师要引导学生在进行物理实验时,不怕麻烦,掌握实验的准确性,多进行几次测试,获取最有效的结果,要灵活掌握与理解实验的目的与原理,在解题的时候,轻松应对。

(三)重视实验过程

在进行高中物理教学的过程中,要增加实验部分的教学内容,建立物理实验的高效体系,从观察开始做起,给学生展示真实的、完整的、形象的、有效的物理实验过程,培养学生对物理实验的兴趣与爱好,进而增强学生的思维能力与创新精神。首先,教师要正确引导学生使用物理实验仪器,将安全放在第一位,次之是实验的精准度,以这两点为基础,选择合适的实验器材。其次,教师要引导学生正确进行实验的操作过程,养成良好的习惯,实验不仅是重视结果,过程也非常重要,在进行实验之前,教师要讲解实验的目的与原理,帮助学生选择正确的实验仪器,进行实验操作。这样既保证了实验的安全性与准确性,又提升了学生的操作能力,给学生的思维与逻辑创造了良好的发展空间。再次,要培养学生的观察力,物理实验离不开观察与分析,只有进行细致的观察与分析,才能得出正确的结果与论证。高中学生的物理实验观察能力主要来源于实验过程中的观察与分析,所以,在物理实验课堂上,教师要重视引导学生的正确观察物理实验发生的变化与现象等,引导学生认识事物的本质,增强学生分析能力与解决问题的能力。同时,高中物理教师也要不断地增强自身的实验素养,教师要具备实验的能力与水平,增强自身的理论学习,积极参加物理实验竞赛等,只有教师的水平过硬,才能教出高质量的学生,才能不断提升教学水平。

综上所述,近几年来,我国的高考物理实验试题主要是从实验的具体操作与图线的处理技能等方面进行的。随着新课改的不断发展,高考命题的模式也发生了变化,给高中教师与学生提出了更高的要求与考验。因此,高中物理实验教学要给学生创造良好的环境,提升学生的读题、审题能力,将教学的重点转移到实验的过程、目的、创新、观察等方面,保证学生能够从容的应对高考,获取优异的成绩。

[1] 付美强,李星.由高考试卷反思中学物理实验教学[J].玉溪师范

学院学报,2006(6):31-35.

[2] 黄黎树,方正华.高考物理实验试题结构特点分析[J].物理实验,

2007(5):35-39.

[3] 陈五印.课改省区高考物理试题的特点及其对高中物理教学的

启示[J].中国教育技术装备,2009(23):92-93.

Exploration on the Emphasis of High School Physics Experiment Teaching through College Entrance Experiment Test

ZENG Kong-jiang1, YANG Yun-ju2

(1. Dingxiao Economic Development Zone Middle School, Xingyi Guizhou, 562409, China;

2. Qianxinanzhou Saiwen School, xingyi Guizhou, 562400, China)

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关键词:微积分;物理教学;圆周运动;高考

一、引入微积分让学生深入理解物理公式

1. 圆周运动

圆周运动中的线速度:为了描述物体经过某位置附近运动的快慢,可以取一段很短的时间 ,物体在这段时间内通过的弧长为 。比值 反应了物体运动的快慢,叫做线速度,用 表示,即 ,线速度也有平均值和瞬时值之分。如果所取的时间间隔很小,这样得到的就是瞬时速度,按照微分的形式为: ,角速度可以表示为: ,而 ,所以 从而得到 就是线速度和角速度的关系。

2. 匀速圆周运动向心加速度的证明

人教版必修二中指出:匀速圆周运动向心加速度表达式 可以从加速度公式 导出 ,但是并没有进行详细证明,粤教版必修二也没有栏竦闹っ鳎下面笔者将利用微积分来证明匀速圆周运动向心加速度表达式。因为是匀速圆周运动,所以

,时间极短易知:

再根据牛顿第二定律就可以得出向心力的表达式: 的结果 。

3.交流电有效值

大家比较熟悉是正弦交流电,电流峰值和有效值关系是: ,其实余弦交流电也是一样的,下面进行证明。

交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的,假设流过定值电阻的电流函数为余弦函数, , 时刻的瞬时功率为

代入得

在一个周期内电阻 上产生的热量为

所以

假设有一个恒定电流 与其等效,在一个周期内的热量 为,且 ,所以 。

通过微积分计算,学生对这些基本公式有了深层次的理解,有助于他们的记忆和运用。

二、微积分为高中物理题目带来新的解法

由数学知识可知,求某函数的极值时,可先令此函数的一阶导数为零,找到自变量的取值,再求此值下的函数值即为最值。利用微分解释有关函数极值问题,可以加深学生对物理意义的理解,避免繁杂的计算,提高解题效率。

例1:一小汽车从静止开始以 的加速度启动,恰有一自行车以 的速度从车边匀速驶过,汽车在追上自行车前经过多长时间后两者距离最远?此时距离是多少?

分析与解 t时刻两者的距离为:

对 求导得:

令:

=0,

可得: ,把 带入原式得:

例2:一小物块以速度 沿光滑地面滑行,然后沿光滑曲面上升到顶部水平的高台上并由高台上飞出,如图所示.问高台的高度 多大时,小物块飞行的水平距离 最大?这个距离是多少?( 取 )

分析与解 设小物块刚脱离曲面顶部的速度为 ,根据机械能守恒定律得:

1

小物块做平抛运动的水平距离 和高度 分别为:

, 2

。 3

以上三式联立解得:

令 ,对 求导得:

当导数等于零,即 时飞行距离最大,代入计算:

三、微积分在高考和全国物理竞赛试题中的应用

近年来,全国物理高考和全国物理竞赛都出现了考察微积分的题目,而且分值较重,笔者认为:微积分在物理题目中的应用将是未来高考和竞赛考察的重点,值得大家思考。

例1:(2016年普通高等学校招生全国统一考试)某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见,假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于S);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为ρ,重力加速度大小为g.求

(i)喷泉单位时间内喷出的水的质量;

(ii)玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度。

分析与解:(i)在时间间隔 时间内,可以为喷泉喷出的水柱保持速度 不变。

实践证明:把数学微积分知识渗透到高中日常物理教学中来,可以帮助学生简便地解决高中物理问题、深层次理解物理概念,对学生的高考和物理竞赛有很大帮助,对高中物理与大学物理的衔接也有积极作用。

参考文献

[1] 人民教育出版社、课程教材研究所等.普通高中课程标准实验教科书 物理2 (必修 )[M].第3版.北京:人民教育出版社, 2010:20.

[2] 张三慧.大学物理第一册 力学[M].第2版.北京:清华大学出版社, 1999:33-38.