利用教材資源 激活學生思維

江蘇 邱愛東

福建 黃軍榮

利用教材資源 激活學生思維

江蘇 邱愛東

福建 黃軍榮

依據考綱，利用教材資源是當下高考命題中的一大特征，就2016年新課標卷三套試卷命題來說，如卷Ⅰ中的質譜儀（教材例題）、Ⅱ卷中的法拉第圓盤發(fā)動機（教材中的問題與練習）、Ⅲ卷中的與安培力有關的實驗（教材演示實驗），這種命題的方式年年皆有，所以，高考復習中要充分利用教材，激活學生的思維。

一、利用教材資源中的經典實驗，激活學生思維

【例1】伽利略曾利用對接斜面研究“力與運動”的關系。如圖1所示，固定在水平地面上的傾角均為θ的兩斜面，以光滑小圓弧相連接，左側頂端有一小球，與兩斜面的動摩擦因數均為μ。小球從左側頂端滑到最低點的時間為t1，滑到右側最高點的時間為t2。規(guī)定斜面連接處為參考平面，則小球在這個運動過程中速度的大小v、加速度的大小a、動能Ek及機械能E隨時間t變化的關系圖線正確的是（ ）

圖1

【解析】由牛頓第二定律可知，小球在兩斜面的運動都是勻變速直線運動，兩階段的加速度都恒定不變，小球在左側斜面下滑時的加速度較小，因此，A項錯誤，B項正確；小球的動能與速率的二次方成正比，因此，動能與時間關系圖象是曲線，C項錯誤；由于小球在兩斜面運動時的加速度大小不相等，因此，小球機械能與時間的關系圖象不是連續(xù)曲線，D項錯誤。

【答案】B

【檢索】物理學史及其研究方法是近年新高考命題的熱點，就近5年新課標試卷看，五年五考，所以下列問題要回歸教材，熟知理解。

人教版《必修1》P48伽利略對自由落體運動的研究；P68伽利略的理想斜槽實驗；《必修2》P39月—地檢驗；P55追尋守恒量；《選修3—1》P6庫侖扭秤實驗；P37密立根實驗——電子電荷量的測定；P95陰極射線管研究磁場對電子的作用；P99洛倫茲力演示儀；《選修3—2》P14法拉第的圓盤電動機；《選修3—5》P20α粒子散射實驗；P30光電效應；P35康普頓效應；P51湯姆孫的測定電子比荷；P65三種射線在磁場中的運動軌跡等。

二、利用教材資源中的典型例題，激活學生思維

【例2】如圖2所示電路，電源內阻不可忽略，R1＝10Ω，R2＝8Ω，當開關扳到位置1時，電壓表的讀數為2．0 V，當開關扳到位置2時，電壓表的讀數可能是 （ ）讀數范圍，根據題意可得到兩式相比可得

圖2

考慮極端情形：當r＝0時，U2＝U1＝2．0 V

由此可見，U2的取值范圍為1．6 V＜U2＜2．0 V，對照選項可得答案為B、C。

【答案】BC

【點評】由上可見，利用解析法答一道選擇題，費時費力，所以要另辟他徑利用極值法。另外本題采用的單刀單擲開關，在電學實驗中，常常采用這種接法貫穿于替代法中。

教材中的例題數量不多，但是其規(guī)范的作答以及嚴謹的分析都為我們樹立了良好的標桿作用，所以利用教材例題結合平常練習培養(yǎng)規(guī)范作答是極為有效的得分良策。

三、利用教材資源中的演示實驗，激活學生思維

【例3】一帶正電的小球A，帶電量為Q，在它右側用絲線懸掛三個相同的、帶電量均為＋q的小球，如圖3所示，四個球的球心排列在同一水平線上。不考慮三個小球之間的相互作用力，下列說法正確的是 （ ）

圖3

四、利用教材資源中的圖象、圖片，激活學生思維

【例4】如圖4甲所示的電路，電動勢E＝8 V，電阻R與一個電流傳感器相連，傳感器可以將電路中的電流隨時間變化的曲線顯示在計算機屏幕上，先將S接2給電容器C充電，再將S接1，結果在計算機屏幕上得到如圖4乙所示的曲線，C點為圖象上的一點，將該曲線描繪在坐標紙上（坐標紙上的小方格圖中未畫出），電流坐標軸每小格表示0．1 m A，時間坐標軸每小格表示0．1 s，曲線與AOB所圍成的面積約為80個小方格。則下列說法正確的是 （ ）

圖4

A．充電電流由a極板穿過電容器內部流向b極板

B．C點的坐標乘積表示電容器放電過程中流過電流傳感器的電荷量

C．電容器充電完畢時，所帶電荷約為8×10－4C

D．電容器的電容約為10－4F

【解析】電流逐漸減小，故為電容器放電過程，而充電電流由電源正極流向a極板，而不是由a極板穿過電容器內部流向b極板，故A項錯誤；整個圖象曲線與坐標軸所包圍的面積表示電容器放電過程中流過電流傳感器的電荷量，故B項錯誤；根據圖象的含義，因Q＝It，所以方格的面積表示為電容器放電量，也為充電的總電量，Q＝0．1×10－3×0．1×80 C＝8×10－4C，故C項正確；由C的定義式可得，故D項正確。

【答案】CD

【源頭】圖象中的面積在物理學中有特殊的含義，如v－t圖象中的“面積”表示位移、a－t圖象中的“面積”表示速度變化量；F－x圖象中的“面積”表示功；F－t圖象中的“面積”表示沖量，解決的策略是看清橫、縱坐標并找出它們之間的關系結合圖象解答。

【例5】兩個物體A和B，質量分別為m1和m2，互相接觸放在光滑水平面上，如圖5所示，對物體A施以水平的推力F，則物體A對B的作用力等于 （ ）

圖5

【解析】首先確定研究對象，先選整體，求出A、B共同的加速度，再單獨研究B，B在A施加的彈力作用下加速運動，根據牛頓第二定律列方程求解。

將m1、m2看作一個整體，其合外力為F，由牛頓第二定律知F＝（m1＋m2）a，再以m2為研究對象，受力分析如圖6所示，由牛頓第二定律可得F12＝m2a，以上兩式聯(lián)立可得，B項正確。

圖6

【答案】B

【總結】連接體問題中力的“分配”規(guī)律：如圖7所示，一起加速運動的物體系統(tǒng)，若力是作用于m1上，則m1和m2的相互作用力為。此結構與有無摩擦無關（有摩擦，兩物體與接觸面的動摩擦因數必須相同），物體系統(tǒng)在平面、斜面、豎直方向上此結論都成立。兩物體的連接物為彈簧、桿結論不變。

圖7

五、利用教材資源中的問題練習，激活學生思維

【例6】如圖8所示為一輛自行車的局部結構示意圖，設連接腳踏板的連桿長為L1，由腳踏板帶動半徑為r1的大輪盤，通過鏈條與半徑為r的小輪盤（飛輪）連接，小輪盤帶動半徑為R的后輪轉動，使自行車在水平路面上勻速前進。

圖8

（1）設L1＝18 cm，r1＝12 cm，r2＝6 cm，R＝30 cm，為了維持自行車以v＝3 m/s的速度在水平路面上勻速前進，人每分鐘要踩踏板幾圈？

（2）假設自行車受到的阻力與速度成正比，當自行車以速度v1＝3 m/s勻速前進時，受到的阻力為f1＝24 N，當自行車勻速前進的速度為v2＝5 m/s，求人的蹬車功率是多少？

【解析】（1）設大輪盤轉動的角速度為ω1，自行車后輪轉動的角速度為ω2，人每分鐘要踩腳踏板n圈，則

由r2ω2＝r1ω1，得ω1＝5 rad/s，則

（2）設自行車受到的阻力為f＝kv，勻速運動時，牽引力F＝f，

則f1＝kv1，f2＝kv2＝40 N，

有P＝Fv2＝f2v2＝40×5 W＝200 W。

【總結】解決傳動問題主要有兩個基本點，同輪或同軸不同輪上各點的角速度、周期、轉速相同；與皮帶相連的或直接接觸的輪子邊緣的線速度大小相同。

【例7】把小球放在豎立的彈簧上，并把球往下按至A位置，如圖9甲所示。迅速松手后，球升高至最高位置C（圖丙），途中經過位置B時彈簧正處于原長（圖乙）。忽略彈簧的質量和空氣阻力。則小球從A運動到C的過程中，下列說法正確的是 （ ）

圖9

A．經過位置B時小球的加速度為0

B．經過位置B時小球的速度最大

C．小球、地球、彈簧所組成系統(tǒng)的機械能守恒

D．小球、地球、彈簧所組成系統(tǒng)的機械能先增大后減小

【解析】分析小球從A到B的過程中受力情況，開始時彈力大于重力，中間某一位置彈力和重力相等，接著彈力小于重力，在B點時，彈力為零，小球從B到C的過程中，只受重力。根據牛頓第二定律可以知道小球從A到B過程中，先向上加速再向上減速，所以速度最大位置應該是加速度為零的位置，在AB之間某一位置，A、B項錯誤；從A到C過程中對于小球、地球、彈簧組成的系統(tǒng)只有重力和彈力做功，所以系統(tǒng)的機械能守恒，C項正確，D項錯誤。

【答案】C

【總結】彈簧問題過程多變，可以為命題提供更多的空間。理解只要抓住三個特殊點，即原長、平衡位置和最低點，小球向下運動時具體分析如圖10所示。

圖10

六、利用教材資源中的“科學漫步”，激活學生思維

【例8】如圖11甲所示是一種速度傳感器的工作原理圖，這個系統(tǒng)中只有一個不動的小盒子B，工作時小盒子B向被測物體發(fā)出短暫的超聲波脈沖，脈沖被運動的物體反射后又被B盒接收，從B盒發(fā)射超聲波開始計時，經時間Δt0再次發(fā)射超聲波脈沖，圖乙是連續(xù)兩次發(fā)射的超聲波的位移－時間圖象，則下列說法正確的是 （ ）

圖11

圖12

【答案】AD

七、利用教材資源中的“課題研究”，激活學生思維

【例9】某海灣共占面積1．0×105m2，漲潮時平均水深20 m，此時關上水壩閘門，可使水位保持20 m不變。退潮時，壩外水位降至18 m（如圖13所示）。利用此水壩建一座水力發(fā)電站，重力勢能轉化為電能的效率為10%，每天有兩次漲潮，該電站每天能發(fā)出的電能是（g取10 m/s2）（ ）

A．1×108J B．2×108J

C．4×108J D．8×108J

【解析】漲潮時蓄水的水位保持20 m不變，退潮時，壩外水位降至18 m，水壩中共有M＝ρSΔh＝2×108kg的水，重心下降了Δh＝1 m，重力勢能減少ΔE＝MgΔh＝2×109J，重力勢能轉化為電能的效率為10%，每天兩次漲潮，故該電站每天能發(fā)出的電能是E電＝2ΔE×10%＝4×108J。

【答案】C

【點評】《必修1》中的拱橋（江蘇高考出現(xiàn)）、《選修3—1》中的霍爾效應（江蘇高考出現(xiàn)）、《選修3—2》中的變壓器與二極管組合（新課標卷Ⅱ出現(xiàn)），諸如此類的皆能說明課題研究的重要性，這也與當下全國各校展開的轟轟烈烈的校本課程、課外活動匹配，體現(xiàn)了高考良好的導向作用。

（作者單位：江蘇省江陰初級中學 福建省南平市光澤縣第二中學）