探究質(zhì)譜儀模型在考查學(xué)生物理能力上的作用

商熔鋼 付蓉 王愛(ài)星

[摘 要] 質(zhì)譜儀模型是高中物理選修3-1第三章中重點(diǎn)介紹的一個(gè)物理模型，也經(jīng)常出現(xiàn)在高考物理卷的壓軸題中。通過(guò)對(duì)2015年高考物理江蘇卷中第15題的研究，以“五大能力要素”為背景來(lái)分析質(zhì)譜儀模型的作用，并為教學(xué)實(shí)踐提供建議。

[關(guān) 鍵 詞] 高考物理；質(zhì)譜儀； 能力探究

[中圖分類號(hào)] G633.7 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）19-0160-02

一、背景與研究方法

近幾年，質(zhì)譜儀在高考物理江蘇卷中出現(xiàn)的頻率較高，說(shuō)明其在高中物理學(xué)習(xí)中的重要性。在新一輪課改的大背景下，教學(xué)反對(duì)過(guò)于注重知識(shí)傳授，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生以能力為主的核心素養(yǎng)。結(jié)合物理學(xué)科自身的特點(diǎn)和規(guī)律，建構(gòu)出五大能力要素的學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1）觀察、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ唬?）物理想象能力；（3）物理思維能力；（4）物理運(yùn)算能力；（5）運(yùn)用物理知識(shí)的能力[1]。本文著重討論分析了以質(zhì)譜儀模型命制的壓軸題，考查學(xué)生對(duì)五大能力要素的掌握。

二、考題再現(xiàn)

例題 一臺(tái)質(zhì)譜儀的工作原理如下圖所示，電荷量均為+q、質(zhì)量不同的離子飄入電壓為U0的加速電場(chǎng)，其初速度幾乎為零，這些離子經(jīng)過(guò)加速后通過(guò)狹縫O沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打在底片上，已知放置底片的區(qū)域MN=L，且OM=L。某次測(cè)量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)2/3區(qū)域MQ損壞，檢測(cè)不到離子，但右側(cè)1/3區(qū)域QN仍能正常檢測(cè)到離子。在適當(dāng)調(diào)節(jié)加速電壓后，原本打在MQ的離子即可在QN檢測(cè)到[2]。

（五）運(yùn)用物理知識(shí)的能力

中學(xué)物理知識(shí)是高校進(jìn)行物理學(xué)習(xí)和研究的基礎(chǔ)，高考作為大型的人才選拔考試，其注重考查學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度，要求學(xué)生理解物理概念和規(guī)律的含義和意義，并對(duì)相關(guān)知識(shí)加以區(qū)分和聯(lián)系。

高考時(shí)，很多學(xué)生已經(jīng)能構(gòu)建較完整的物理知識(shí)體系。該題的物理情境是質(zhì)譜儀，雖然它有多種變式模型，但大致結(jié)構(gòu)是相似的，主要考查帶電離子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，涉及電場(chǎng)力、洛倫茲力、動(dòng)能定理和圓周運(yùn)動(dòng)等重要力學(xué)知識(shí)，此類多過(guò)程的題目歷來(lái)是高考的熱點(diǎn)題型[5]。本題的研究對(duì)象是大量質(zhì)量不同的離子，只需要在針對(duì)每個(gè)物理過(guò)程進(jìn)行分析和運(yùn)用物理知識(shí)建立數(shù)學(xué)關(guān)系時(shí)，考慮到參數(shù)變化導(dǎo)致的不同結(jié)果就行了。

四、結(jié)論

（一）立足教材，繼往開(kāi)來(lái)

結(jié)合近三年江蘇卷壓軸題，不難發(fā)現(xiàn)高考試題已經(jīng)揭掉了“偏、難、怪”的外衣，回歸教學(xué)的本質(zhì)，尊重教材，尊重學(xué)生的基礎(chǔ)和能力。但不是停留在拼湊知識(shí)點(diǎn)的階段，而是在傳承中尋求突破，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。在教學(xué)中，教師要通過(guò)學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)，將教材與物理科學(xué)、技術(shù)進(jìn)行聯(lián)系，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，有目標(biāo)地培養(yǎng)他們自主構(gòu)建知識(shí)體系的能力。

（二）落實(shí)規(guī)范，穩(wěn)中求新

高考?jí)狠S題設(shè)置多個(gè)設(shè)問(wèn)，環(huán)環(huán)相扣，難度逐層推進(jìn)。在平時(shí)學(xué)習(xí)中，加強(qiáng)學(xué)生解題規(guī)范性訓(xùn)練，從參數(shù)變量的設(shè)定，到理解并準(zhǔn)確地表達(dá)物理過(guò)程、選擇合適的物理公式，再運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算，最后給出答案，要求書(shū)寫(xiě)規(guī)范，條理清晰。規(guī)范性的訓(xùn)練，同時(shí)也是物理能力的訓(xùn)練。

參考文獻(xiàn)

[1]邢紅軍，劉爍，張抗抗.核心素養(yǎng)視域下初中生物理能力表現(xiàn)研究[J].課程·教材·教法，2017（8）：163-168.

[2]佚名.2015年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試（江蘇卷）說(shuō)明[M].江蘇鳳凰教育出版社，2014.

[3]丁冠鋒，陸建隆.2008-2016年江蘇高考物理實(shí)驗(yàn)試題量化分析及啟示[J].物理教師，2017，38（5）：87-89.

[4]蔡揮劍.質(zhì)譜儀的物理學(xué)原理[J].中學(xué)物理教學(xué)參考， 2005（10）：59.

[5]吳強(qiáng).對(duì)教科書(shū)中一道質(zhì)譜儀例題的探究與拓展[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2011（3）：17-21.