從一道考題看物理考試如何精心組題

劉復榮

考試作為一種嚴格的鑒定知識水平的措施，對于高中教育來說必不可少。而試題的優劣則關乎一次考試能否實現預期目標。

《2014年全國新課標高考物理考試大綱》規定，高考物理在考查知識的同時注重考查能力，通過考核知識及其運用來鑒別考生能力的高低。高考物理科要考核的能力主要包括以下方面：1.理解能力；2.推理能力；3.分析綜合能力；4.應用數學處理物理問題的能力；5.實驗能力。

我認為下面一道物理題就很好地體現了新課標高考物理考試大綱的要求。

例題：電荷量分別為+q、+q、-q的三個帶電小球，分別固定在邊長均為L的絕緣三角形框架的三個頂點上，并置于場強為E的勻強電場中，三角形框架的底邊與勻強電場平行，如圖1所示。若三角形繞穿過其中心O點且垂直于三角形所在平面的軸順時針轉過120°，則在此過程中系統電勢能的變化情況為（ ）

A.減少EqL B.增加EqL

C.減少2EqL D.增加2EqL

參考答案：

解：由題可知，兩個+q小球逆著電場方向運動，-q小球順著電場方向運動，電場力對其均做負功，三個小球沿著電場線方向移動的距離分別是L/2，L/2和L，所以初末位置的電勢差分別是EL/2，EL/2和EL，電場力做的功之和為：W=W1+W2+W3=-（qEL/2+qEL/2+qEL）=-2qEL，所以系統的電勢能增加了2qEL。

分析：要正確解答本題：

1.首先要讀清楚題意，知道三角形框架怎么轉，轉以后成什么樣子，各帶電小球原來在哪兒，轉后到了哪兒：

顯然由圖可知：轉120°以后，A到了B原來的位置，B到了C原來的位置，C到了A原來的位置。

要完成這一步，學生必須具備對文字的理解能力。

2.知道電勢能的變化量等于電場力做的功，系統電勢能的變化要由電場力對三個帶電小球做的功來求。

3.知道電場力做功與路徑無關，只與帶電小球的電量和它們初末位置電勢差有關。雖然小球轉過的路徑為曲線，但是這與本題無關，只要想法算出三個帶電小球初末位置電勢差即可。

4.由于是勻強電場，適用公式U=Ed，E已知，因此問題又轉化成求d的問題。要抓住關鍵：d是沿著電場強度方向的距離，不是初末位置連線的長度。

這三步考查了學生的推理能力和分析綜合能力。

5.要搞清楚電場力做功的正負問題及與電勢能增減的關系。否則題做到這里容易功虧一簣，要么在求電場力對三個小球做的總功時，加減搞錯，導致數值錯誤；要么在選擇時不知道是增加還是減少。知道正電荷沿著電場方向運動，電場力推動其運動，做正功；正電荷逆著電場方向運動，電場力阻礙其運動，做負功。相應地，負電荷沿著電場方向運動，電場力阻礙其運動，做負功；負電荷逆著電場方向運動，電場力推動其運動，做正功。只要電場力做正功，系統電勢就能減??；做負功，系統電勢能增加。

6.知道電場的方向、電場線的方向及正電荷在該點的受力方向是同一個方向。

如果學生具備了以上對應的知識點和能力，能夠進行類似分析，則做對本題輕而易舉。

另外，本題中要能夠準確畫出帶電小球轉后的新位置，能夠求出帶電小球沿電場線方向移動的距離，就需要比較強的應用數學處理物理問題的能力。

也就是說，本題考查了高考對物理要求的五種能力之中的四個。

從知識角度分析，本題考查了高考要求的以下知識點：

電場強度、電場線、電勢、電勢差、勻強電場中電勢差與電場強度的關系、電勢能及功與能的關系。

高考對知識點的要求分為兩個層次：

層次Ⅰ.要知道其內容及含義，并能在有關問題中識別和直接使用，與課程標準中“了解”和“認識”相當。層次Ⅱ.對所列知識要理解其確切含義及與其他知識的聯系，能夠進行敘述和解釋，并能在實際問題的分析、綜合、推理和判斷等過程中運用，與課程標準中“理解”和“應用”相當。

本題重點考查的電場強度、電勢差、功與能的關系即為高考對電場一部分知識層次Ⅱ的要求；其余的皆為層次Ⅰ的要求。

這道題對學生在知識和能力要求的高度跟高考持平，所以可以在高三復習時作為選擇題或者填空題，在高二檢測時作為計算題。

高中物理考試題都應該如這樣的題目，難易適度，簡潔、高效地考查學生的知識和能力。