新课程理念下高考物理专题复习设计的探讨

新课程理念下高考物理专题复习设计的探讨———以高考物理试题“材料性质”命题为例冷文义江西省九江市同文中学（332000）近代物理学推动了信息技术、新材料技术、新能源技术、航空航天技术、生物技术等的迅速发展，继而推动了人类社会的变化。材料是人类用来制造机器、构件、器件和其它产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。“了解材料科学技术的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响”已成为高中物理新课程的重要目标之一。因此，本文从材料性质的角度，结合高中物理新课程的理念，对高考物理的专题复习设计谈谈个人的经验。一、材料的电学性质在2009年普通高等学校招生统一考试中，理科综合能力测试试卷（Ⅰ）中有如下一道物理试题。24．（15分）材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ＝ρ0(1+αt),其中α称为电阻温度系数，ρ0是材料在t=0℃时的电阻率。在一定的温度范围内α是与温度无关的常量。金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温数系数。利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。已知：在0℃时，铜的电阻率为1.7×10–8Ω•m,碳的电阻率为3.5×10-5Ω•m；在0℃附近时，铜的电阻温度系数为3.9×10–3℃-1,碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1。将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m的导体，要求其电阻在0℃附近不随温度变化，求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)。解析：设所需碳棒的长度为1L，电阻率为1，电阻为1R，电阻温度系数为1；铜棒的长度为2L,电阻率为2，电阻为2R，电阻温度系数为2。根据题意有：11011t，22021t，式中10、20分别为碳和铜在0℃时的电阻率。则有：111LRS，222LRS，式中S为碳棒与铜棒的横截面积。碳棒与铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为：12RRR，012LLL，式中01.0Lm，联立以上各式得：10112022121020LLLLRtSSS。要使R不随t变化，此式中t的系数必须为零。即：10112022LL=0。可得20210202101LL，代入数据解得313.810mL此题巧妙利用具有正负温度系数材料的互补性，制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻，将电阻与电阻定律、电阻率与温度的关系及串联电路等知识贯穿于其中。从江西省对190000份抽样试卷的分析中得出，本题区分度0.4分上，考生人均得4.64分，难度0.310（如从抽样卷中去除零分者，人均得6.92分、难度0.461），零分人数占抽样数的30.09%。本题的得分比教师预想的要低得多。由于新课程强调“通过实验探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律。”虽然《标准》没有明确要求金属导体的电阻率与温度的关系，但通过《标准》的活动建议可以知道，应通过实验使学生认识到导体的电阻率与温度有关，可适当了解一些导体的热敏特性、超导现象和超导材料等，并了解其在生活和科技中的应用。在高考专题复习时，教师应让学生知道电阻与材料、长度以及横截面积的定量关系，知道电阻定律及其表达式；要在实验探究过程中了解导体电阻率的概念，知道常见金属导体电阻率的大小的排序。二、材料的力学性质在2001年普通高等学校招生统一考试中，天津市和江西省物理试卷中有如下一道物理试题。8．（4分）惯性制导已广泛应用于弹道式导弹工程中。这个系统的重要元件之一是加速度计。加速度计的构造原理的示意图如图所示：沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别于劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为s，则这段时间内导弹的加速度：A.方向向左，大小为kx/mB.方向向右，大小为kx/mC.方向向左，大小为2kx/mD.方向向右，大小为2kx/m试题以牛顿运动定律和胡克定律为知识载体，联系现代科技和生活实际，内涵丰富。从江西省对15000份抽样试卷的分析中得出，本题区分度0.26，考生人均得3.4分，难度0.85。新课程强调让学生学习终身发展必备的物理基础知识和技能，了解这些知识与技能在生活、生产中的应用，关注科学技术的现状及发展趋势；初步了解物理学的发展历程，关注科学技术的主要成就和发展趋势以及物理学对经济、社会发展的影响。在高考专题复习时，教师应让学生知道常见的形变，通过实验了解物体的弹性，知道胡克定律；能用牛顿运动定律解释生活中的有关问题，设计一种能显示加速度大小的装置。而且还要知道日常生活和生产中所用弹簧的形状及使用目的（如获得弹力或减缓振动等）；三、材料的光学性质在2009年普通高等学校招生统一考试中，理科综合能力测试题（宁夏卷）中有如下一道物理试题。23.(11分)青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能。用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制。光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强（如白天）时电阻几乎为0：照射光较弱（如黑天）时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开。电磁开关的内部结构如图所示。1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于50mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50mA时，3、4接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA。（1以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图。光敏电阻1R；灯泡L，额定功率40W，额定电压36V；保护电阻2R；电磁开关；蓄电池E，电压36V，内阻很小；开关S，导线若干。回答下列问题：①如果励磁线圈的电阻为200，励磁线圈允许加的最大电压为V，保护电阻2R的阻值范围为。②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通。为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明。答：。③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子。答：在高考命题中，以往的实验题往往来源于课本中的实验拼凑起来组成大题，实验题能力要求不高，主要以原有实验的再现为主，记忆性的味道浓一些。而此题以功能材料的光学性质为切入点，根据电学和传感器知识设计一控制电路，能力要求更高，信息量更大，具有开放性与探究性。材料的光学性质在生产和生活中有着广泛的应用，如照相机上的增透、立体电影、工艺检测。该试题情景较新,注重对学生应用数学知识解决物理问题能力的考查，充分体现了新课标的理念。在高考专题复习时，教师应让学生非电学量转换成电学量的技术意义；能够知道传感器的工作原理，能列举传感器（如光敏传感器、热敏传感器以及压电传感器）在生活和生产中的应用，能对典型传感器的工作原理、技术意义、经济效益进行分析。四、材料的热学性质在2008年普通高等学校招生统一考试中，广东省物理试卷中有如下一道物理试题。15.(11分)某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现在器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定．．．．)、电压表，待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等.(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻的随温度变化的特性，请你在实物图上连线。(2)实验的主要步骤：①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，__________，__________，断开开关；③重复第②步骤操作若干次，测得多组数据。(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图中的Ｒ－t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的Ｒ－t关系式：Ｒ＝__________＋__________t(Ω)(保留3位有效数字)。关于热敏电阻的测量学生不会感到陌生，但题目并不是简单“实验再现”，而是要让学生去思考、探索已经设计好的实验步骤的意义，“探究”与“猜想”始终贯穿全题，这种试题方式与新课标的要求相呼应。从107223份抽样试卷分析得出：全卷难度0.61、信度0.85；非选择题难度0.51、信度0.77、区分度0.97，实验题得分率低。在高考专题复习时，教师应让学生了解某些材料的热敏特性，知道材料的热学性质在生产和生活中有着广泛的应用。如空调机、电冰箱等各种设备。在新课程理念中，特别强调教学的过程和方法。试题方式的改变势必推动中学物理实验教学和复习方法的改进。因此，要重视实验教学，教学中要重视基本实验，常规实验，学生要加强对实验原理、实验方法、实验过程的理解，通过实验教学培养学生的观察能力和实际操作能力、实验设计能力以及分析综合能力。总之，在高中物理新课程改革的背景下，教师在进行高考物理的“材料性质”专题复习设计时，必须重视材料科学技术的有关知识及应用，让学生了解材料科学技术的发展对人类生活和社会发展的影响。同时通过具体实例，将专题复习内容紧密联系生产生活实际，拓展学生的复习视野，有效地培养学生解决问题的能力。参考文献1.恽英《大学物理学》人民教育出版社1979年2.教育部考试中心《普通高等学校全国统一考试大纲的说明》高等教育出版社2009年3.江西省教育厅基础教育处《新课程实验60问》二十一世纪出版社2007年