王進(jìn)峰

(嘉興高級(jí)中學(xué)，浙江 嘉興 314000)

2019年浙江物理選考試卷整體難度平穩(wěn),區(qū)分度較高,學(xué)生和教師的評(píng)價(jià)都較好,其中電磁感應(yīng)部分的計(jì)算題第22題不落俗套,考查主干知識(shí),分層遞進(jìn),考查的知識(shí)全面,重點(diǎn)突出．

原題.如圖1所示,傾角θ=37°、間距l(xiāng)=0.1 m的足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌底端接有阻值R=0.1 Ω的電阻,質(zhì)量m=0.1 kg的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.45．建立原點(diǎn)位于底端、方向沿導(dǎo)軌向上的坐標(biāo)軸x．在0.2 m≤x≤0.8 m區(qū)間有垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．從t=0時(shí)刻起,棒ab在沿x軸正方向的外力F作用下,從x=0處由靜止開(kāi)始沿斜面向上運(yùn)動(dòng),其速度v與位移x滿足v=kx(可導(dǎo)出a=kv),k=5 s-1．當(dāng)棒ab運(yùn)動(dòng)至x1=0.2 m處時(shí),電阻R消耗的電功率P=0.12 W,運(yùn)動(dòng)至x2=0.8 m處時(shí)撤去外力F,此后棒ab將繼續(xù)運(yùn)動(dòng),最終返回至x=0處．棒ab始終保持與導(dǎo)軌垂直,不計(jì)其它電阻,求:(提示:可以用F-x圖像下的“面積”代表力F做的功,sin37°=0.6)

圖1

(1) 磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;

(2) 外力F隨位移x變化的關(guān)系式;

(3) 在棒ab整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q．

(1) 試題特點(diǎn).

① 覆蓋面廣,考查主干.本題涉及受力分析、平衡條件、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、安培力、電磁感應(yīng)、閉合電路、功率、功能關(guān)系、圖像問(wèn)題等,知識(shí)點(diǎn)考查全面,信息量較大．考查了電磁感應(yīng),包括動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流、閉合電路、電功率等知識(shí)點(diǎn)．

② 層層深入,易于上手.與往年注重生活化的情境試題不同,今年的題目單刀直入,不拖泥帶水,直接給出模型,注重對(duì)學(xué)生分析物理過(guò)程的考查,省去了根據(jù)實(shí)際情形進(jìn)行抽象建模的過(guò)程．問(wèn)題設(shè)計(jì)合理,學(xué)生易于上手做題,問(wèn)題的難度逐步提升,學(xué)生的思維能力考查也步步深入,體現(xiàn)一定的層次和梯度．

③ 學(xué)以致用,利于選拔.該題入手易,全解難,過(guò)程繁瑣,受力多,涉及的能量多,要快速正確解答是有難度的．一定要有清晰的思路,強(qiáng)大的運(yùn)算能力,出眾的邏輯推理能力,所以題目很好地體現(xiàn)選考的選拔功能．題目考查學(xué)生的理解、建模、遷移、數(shù)學(xué)運(yùn)算各方面的能力,題型常規(guī)但問(wèn)題設(shè)計(jì)巧妙,起點(diǎn)低但是要求高．

(2) 具體評(píng)析.

① 基礎(chǔ)入手,知識(shí)方法全面考查.第1問(wèn)涉及的知識(shí)點(diǎn)是電磁感應(yīng)桿切割產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)、閉合電路、電功率．從電功率入手,求解電流,再根據(jù)電磁感應(yīng)求磁感應(yīng)強(qiáng)度,計(jì)算雖不難,但是數(shù)據(jù)不是整數(shù),學(xué)生會(huì)懷疑自己的計(jì)算有問(wèn)題而出現(xiàn)畏難心理．

② 能力分層,分類討論體現(xiàn)素養(yǎng).第2問(wèn)中涉及的知識(shí)點(diǎn)是受力分析、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、安培力．單個(gè)過(guò)程列方程可能不是很難,但是學(xué)生往往會(huì)遺漏進(jìn)入磁場(chǎng)前的情形,僅僅分析進(jìn)入磁場(chǎng)后的受力情況.這樣就會(huì)失分,這也是此題的難點(diǎn)之一．

③ 綜合應(yīng)用,功能關(guān)系區(qū)分能力.第3問(wèn)中涉及的知識(shí)點(diǎn)更為全面復(fù)雜,包括斜面受力,變力做功,動(dòng)能定理,運(yùn)動(dòng)學(xué)求解速度,能量守恒等,綜合反映考生的邏輯思維和解題能力,還需要耐心地計(jì)算和細(xì)致地推理,十分考驗(yàn)學(xué)生．

圖2

(3) 教學(xué)思考.

近3年的選考“電磁感應(yīng)”題目,突出建模能力,強(qiáng)化數(shù)學(xué)運(yùn)算,學(xué)會(huì)單體多過(guò)程分析是考查的重點(diǎn)．其次,受力分析是基礎(chǔ),從動(dòng)力學(xué)角度來(lái)分析物體的運(yùn)動(dòng)是最經(jīng)典的解決方法．第三,能量角度是最能反映學(xué)生物理素養(yǎng)的一個(gè)維度,功能關(guān)系需要熟練掌握,變力做功問(wèn)題可采用圖像法來(lái)解決時(shí).這些都對(duì)高中物理教學(xué)提出了更高的要求．

① 回歸基礎(chǔ),重視受力分析.平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中要重視受力分析,不能遺漏力,利用力的合成求解合力時(shí)特別要注意規(guī)范求解,特別是正交分解法的規(guī)范使用對(duì)于后期復(fù)習(xí)至關(guān)重要．同時(shí),數(shù)學(xué)的運(yùn)算能力的培養(yǎng)也是亟需提高的,幾次選考都涉及大量繁瑣的運(yùn)算,考驗(yàn)學(xué)生的耐心與細(xì)心,基本能力的扎實(shí)才能造起物理大廈的萬(wàn)丈高樓．

② 靈活應(yīng)用,串聯(lián)過(guò)程分析.單體多過(guò)程是近幾年選考的基本模式,由于考試說(shuō)明明確不要求多體多過(guò)程,通過(guò)分析單個(gè)物體的多個(gè)過(guò)程,能檢測(cè)學(xué)生的思維深度和廣度,也能體現(xiàn)其物理觀念和理論功底．一個(gè)多過(guò)程的問(wèn)題往往涉及受力、運(yùn)動(dòng)、能量等多角度,需要計(jì)算速度、加速度、功和能等物理量,有很好的區(qū)分度,體現(xiàn)選考的選拔功能．

③ 思維提升,善用能量觀念.能量是物理的靈魂,通過(guò)功能關(guān)系的梳理,讓學(xué)生對(duì)于功是能轉(zhuǎn)化的量度有更為深刻的理解.這就要求教師在平時(shí)教學(xué)中善于串聯(lián)各種功能關(guān)系,實(shí)現(xiàn)變式教學(xué).譬如將重力勢(shì)能變化和重力做功關(guān)系、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化聯(lián)系起來(lái),克服安培力做功與產(chǎn)生的焦耳熱聯(lián)系起來(lái),做成一個(gè)專題,有助于學(xué)生深入思考和學(xué)習(xí)功與能的關(guān)系．