許冬保

(江西省九江第一中學(xué) 332000)

一、試題再現(xiàn)

山東省2020年學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試試題，第12題，4分.原題如下：

如圖1所示，平面直角坐標(biāo)系的第一和第二象限分別存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反且垂直于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圖中虛線方格為等大正方形.一位于Oxy平面內(nèi)的剛性導(dǎo)體框abcde在外力作用下以恒定速度沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)(不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)).從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，4s末bc邊剛好進(jìn)入磁場(chǎng).在此過(guò)程中，導(dǎo)體框內(nèi)感應(yīng)電流的大小為I，ab邊所受安培力的大小為Fab，二者與時(shí)間t的關(guān)系圖像，如圖2所示，可能正確的是 ( ).

二、定性分析

由于導(dǎo)體框的形狀不規(guī)則，在導(dǎo)體框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間不斷變化.分析時(shí)一方面要注意有效切割邊長(zhǎng)度的變化；另一方面，cd邊同時(shí)進(jìn)入兩個(gè)不同的磁場(chǎng)區(qū)域，所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)是反向的，要比較有效切割長(zhǎng)度來(lái)確定回路中總電動(dòng)勢(shì)的變化.而ab邊所受安培力大小的分析，要綜合考慮導(dǎo)體框在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度及回路電流的變化來(lái)進(jìn)行分析與推理.

由于試題是選擇題型，因此，我們可以撇開(kāi)定量分析，而采用定性分析方法來(lái)處理.將在磁場(chǎng)中切割磁感線的那部分導(dǎo)體，等效為與速度垂直的有效切割長(zhǎng)度.在模型簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，對(duì)導(dǎo)體框在幾個(gè)特殊位置進(jìn)行分析，以獲得對(duì)圖像進(jìn)行正確推理及判斷的依據(jù).

綜上，正確選項(xiàng)是B、C.

三、定量分析

導(dǎo)體框從圖1所示位置計(jì)時(shí)，將導(dǎo)體框的運(yùn)動(dòng)過(guò)程從時(shí)間上分解為3個(gè)階段.圖中箭頭表示對(duì)應(yīng)導(dǎo)體產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向.由法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律及安培力公式，討論如下：

(3)在2～4s內(nèi)，ae邊及cd邊的一部分在磁場(chǎng)中切割磁感線，注意到導(dǎo)體框cd邊有一部分進(jìn)入第一象限，如圖4(丁)所示.

綜上分析，正確選項(xiàng)是B、C.

四、教學(xué)啟示

我國(guó)著名物理教育家趙凱華先生指出：“當(dāng)一位成熟的物理學(xué)家進(jìn)行探索性的科學(xué)研究時(shí)，常常從定性的或半定量的方法入手.這包括對(duì)稱性的考慮和守恒量的利用、量綱分析、數(shù)量級(jí)估計(jì)、極限情形和特例的討論、簡(jiǎn)化模型的選取，以至概念和方法的類比，等等.”可見(jiàn)，定性分析或半定量分析同樣是物理學(xué)中研究問(wèn)題的重要方法.基于考試評(píng)價(jià)的視角，考慮到考試時(shí)間的有限性，因此，選擇題宜采用定性分析或半定量的分析方法來(lái)處理.

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過(guò)學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力.核心素養(yǎng)下的習(xí)題教學(xué)，要求通過(guò)習(xí)題教學(xué)，使學(xué)生在科學(xué)思維、探究能力、實(shí)踐意識(shí)、科學(xué)態(tài)度等方面得到有效提升.定性分析，使問(wèn)題解決走向簡(jiǎn)捷、高效，可培養(yǎng)物理直覺(jué)和洞察力；定量分析，使問(wèn)題解決走向嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范，可培養(yǎng)科學(xué)思維能力和分析綜合能力.教學(xué)中應(yīng)從定性與定量?jī)蓚€(gè)視角進(jìn)行分析.因?yàn)榱?xí)題教學(xué)的作用不僅僅是為了得到答案，而是要全面提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力.