一、真题展示

18. 空间存在着匀强磁场和匀强电场,磁场的方向垂直于纸面(xOy 平面)向里,电场的方向沿 y 轴正方向。一带正电的粒子在电场和磁场的作用下,从坐标原点 O 由静止开始运动。下列四幅图中,可能正确描述该粒子运动轨迹的是( )

数值分析第五版答案解析(定性分析特殊值分析)(1)

​二、号主解析

在O点静止开始运动,先受到y轴正向的电场力作用,因此向y轴正向运动;具有了y轴正向的速度后,又受到洛伦兹力作用,根据左手定则,不难判断其方向,最终判断粒子做逆时针曲线运动,排除AC;因为洛伦兹力不做功,粒子回到x轴,电场力做功也为零,根据动能定理,此时速度为零,完成了一个周期运动,运动重复再来,排除D,并确认B正确。

​三、试题评析

本题是有规律的曲线运动,但是高中物理除圆周运动、匀变速曲线运动外的其他曲线运动,几乎不涉及,甚至有意避开,这一类有意避开的物理知识,俗称为“超纲知识”或“超标知识”。

注意到,有高校教授(专家)指出,高考评价体系的核心功能是:立德树人、服务选材、引导教学;注意三个功能的先后顺序,第一个功能最重要,但这是务虚内容;从务实内容来看,服务选材,要高于引导教学,因此高考题总是要通过创新、综合、“超纲半步”(借用陈恩谱老师《宁可超纲半步——22年湖北物理卷评析之一》)等命题方式,提升考试难度,试图选拔出具备高级思维的优秀或拔尖人才出来。

但是,又不能不兼顾“引导教学”这一紧箍咒,所以试题一般也是能在高中物理知识和技能方法体系内做出正确解答的。

因此,高考试卷中就有这样一类试题,意在选拔人才、兼顾引导教学的试题。这类试题具有这样的特点:

特点1 物理运动情景是“纲”外的,解题方法是“纲”内的。

例如,本题中运动情景是高中物理教材中不涉及的,但是正确解答此题的方法是基本方法:受力分析法、功能关系法。当然,还得配合特值分析,即敏锐地扑捉特征点、特殊值进行分析,使用的是排除法。诚然,这样的分析是定性分析,未能领会运动的本质。即使定量探究此类运动的实质,即运用所谓的配速法,建构匀速圆周运动和匀速直线运动两种分运动,其方法依然是“纲”内的——运动的合成与分解法。

这类试题一般不会,也不该在高考题中反复出现,出现的频次太多,“服务选材”功能将打折扣,“引导教学”功能则自然生成(事实上就成为了“诱导教学”)。

特点2 解题方法很多,可以运用“纲”外解法,也可以运用“纲”内解法。

关于这个特点,今天不予举例。事实上,前些天推文《运用微积分方法解决物理问题是命题导向吗?——山东卷第12题评析|22年真题一题一评11》中评析的山东卷12题,就是一个典型例子,朱建廉老师看了号主推文后,也写了一篇推文《600-20220623-旋转切割的有效长度——关于“2022年高考山东省物理试卷”第12题的研究(朱建廉)》,朱老师在此文中介绍了秒杀之“纲”内解法。朱老师的这一解法确实非常妙,但严格说起来,也是微元极限思想的运用。号主的观察经验,此思想方法的领悟是困难的——停留于“思想观念”层面,过于抽象,难以理解;走向“技术方法”层面,就是微积分方法,而这是“纲”外方法,另外还容易陷入技能陷阱而未能深刻体会其思想方法,《微元难理解、图象神助攻——全国乙卷25题评析|22年真题一题一评2》推文揭示这一教学现象。

​四、题源分析

数值分析第五版答案解析(定性分析特殊值分析)(2)

数值分析第五版答案解析(定性分析特殊值分析)(3)

福建这道压轴题的出现,引起了对这类运动情景及对应题型的研究热潮,然而热闹归热闹,之后在高考卷中几乎不再出现这类运动情景。

今年全国甲卷在单选压轴题中再次出现这类运动情景,也是在研究热潮退却后再次出现。

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​不带这样玩的!​

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命题人是非常高明的,此题放置位置非常恰当,说难不难,思维敏捷,可秒杀;说易不易,思维定势,无从下手。

​五、教学启示

高中物理教学最重要的是培养素养或核心素养,在基本课程内容教学上要完成素养教学任务;在“纲”外课程内容选择性教学中,也应着力于提升素养或核心素养。那种为“猜题”而增加“纲”外课程内容的教学,恐怕提升不了素养水平,也难以获得应试成绩。

根据学情实际,教师可以选择性拓展特殊类曲线运动模型教学——类平抛运动(纲内类)、类斜抛运动或匀变速曲线运动(边缘类)、匀速圆周运动与匀速或匀变速直线运动合成类曲线运动(纲外类)。但是,拓展与不拓展,都应该基于最近发展区、进阶教学等教学理论,在学生可接受的情况下,致力于提升学生学科核心素养。

因此,拓展教学时,必须聚焦素养成份,而不是训练一种题型,因为此类题型未必年年考,但是核心素养要求届届必须有。

复杂而有规律的曲线运动探究教学,其中核心思想和核心素养是:①化复杂为简单、化陌生为熟悉的问题解决思想;②基于力的独立性、运动独立性的运动合成与分解思想;③定量分析与定性分析相结合思想;④以及高中物理最基本的受力分析、功能分析技能所对应的相互作用与运动观、能量观等物理观念素养。

总之,进行拓展性教学,应以素养教学为导向,而不是以熟练一种新题型为目的的应试教学为导向。​目的纯洁,才能无心插柳柳成荫;思想端正,才能柳暗花明又一村。

​六、延伸探讨

写到这里,号主就搁笔去做19、20两题,发现这两题同样是基于复杂的运动情景(弹簧两端连接两物块的运动情景、电容器充电下的电磁感应问题)命制试题,考生不需要定量描绘运动过程模型,只需要定性分析与特值分析相结合,并借助一定应试技巧,就能做出正确判断。

数值分析第五版答案解析(定性分析特殊值分析)(4)

事实上,面对一个复杂性问题,当知识储备不足、方法储备不足时,首先做出定性分析、特征值分析,这也是问题解决过程中一个重要环节,属于科学推理的重要组成部分。

具有一定科学素养的高中生,一般不容易上当受骗,原因就在于具备了定性分析、特征值分析的能力,对所呈现的实际问题极容易找出破绽。注意,不是对问题有一个全面而深入的认识,而是对问题有一个大概但正确的判断。

数值分析第五版答案解析(定性分析特殊值分析)(5)

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