一題多問建網(wǎng)絡(luò)，一題多變育素養(yǎng)

摘 要：如何提高物理高考二輪復(fù)習(xí)效果？采用“一題多問、一題多變”可以事半功倍。一題多問，設(shè)置問題串，串出知識(shí)之間的關(guān)聯(lián);一題多變，類題變式練，練就關(guān)鍵能力，落實(shí)核心素養(yǎng)。本文以《金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電磁感應(yīng)綜合問題》微專題復(fù)習(xí)為例，探討高考物理二輪復(fù)習(xí)策略。

關(guān)鍵詞：一題多問;一題多變;核心素養(yǎng)

高考把能力考查放在首位，對(duì)同一知識(shí)點(diǎn)的考查，有的試題是考查理解能力，有的是考查推理能力或分析綜合能力，有的以新穎的情景或新的設(shè)問角度考查同一知識(shí)點(diǎn)的。在高考物理二輪復(fù)習(xí)中，研究試題，分析題型，精選例題，編制習(xí)題組，用變式題進(jìn)行講解和訓(xùn)練，采用“一題多問、一題多變”的微專題復(fù)習(xí)策略，可以使復(fù)習(xí)效果事半功倍。一題多問，設(shè)置問題串，串出知識(shí)之間的關(guān)聯(lián);一題多變，類題變式練，練就關(guān)鍵能力。本文以《金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電磁感應(yīng)綜合問題》微專題復(fù)習(xí)為例。

一、“一題多問”的問題串

例題：兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行直導(dǎo)軌與水平面成θ=37°角放置，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=0.5m，在導(dǎo)軌間接有阻值為R=0.3Ω的電阻.一根質(zhì)量m=0.5kg的均勻直金屬桿ef放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，金屬桿電阻r=0.2Ω.整套裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，B=1T，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，其他電阻均不計(jì).（g=10m/s2）。

（1）ef棒由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)過程中最大速度vm多大？

（2）當(dāng)ef棒勻速時(shí)ef兩端的電壓Uef為多少？

（3）若ef棒從釋放到速度達(dá)最大速度vm的過程中沿導(dǎo)軌下滑的距離x=4m，

則電阻R上產(chǎn)生的熱量Q為多少？

（4）在（3）問中流過電阻R的電荷量q為多少？

（5）若只改變金屬桿質(zhì)量m的大小，則最大速度vm也會(huì)相應(yīng)改變，寫出Vm與m的關(guān)系式。

（6）若ef從靜止開始向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)a=1m/s2，則當(dāng)t=6s時(shí)外力F為多大？外力的瞬時(shí)功率PF為多少？

（7）若導(dǎo)軌粗糙，ef棒恰靜止在導(dǎo)軌上離最高處3m處，且磁場(chǎng)B按B=2+0.5t（T）的規(guī)律變化，則當(dāng)t=2s時(shí)，ef棒所受的摩擦力大小和方向如何？

（8）若導(dǎo)軌粗糙，ef棒恰靜止在導(dǎo)軌上離最高處3m處，且磁場(chǎng)B按B=2-0.5t（T）的規(guī)律變化，則當(dāng)t=2s時(shí)，ef棒所受的摩擦力大小和方向如何？

解題指南

會(huì)熟練解決以下問題 審題注意

1.安培力表達(dá)式的推導(dǎo) 軌道（如何放置、是否光滑）

2.穩(wěn)定速度 電阻（電阻、棒阻、軌阻）

3.電熱的計(jì)算 磁場(chǎng)（磁場(chǎng)方向及邊界）

4.電荷量的計(jì)算 條件（運(yùn)動(dòng)情況、受力情況）

5.電磁感應(yīng)中的功能關(guān)系

（1）動(dòng)能定理（2）總電熱與安培力做功的關(guān)系

思維網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)

二、“一題多變”的變式練

變式一：影響最大速度vm條件變化

如圖2甲所示，MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成θ=30°角固定，M、P之間接電阻箱R，導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T.質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上，其接入電路的電阻值為r.現(xiàn)從靜止釋放桿ab，測(cè)得其在下滑過程中的最大速度為vm.改變電阻箱的阻值R，得到vm與R的關(guān)系如圖乙所示.已知軌道間距為L(zhǎng)=2m，重力加速度g取10m/s2，軌道足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì).求：

（1）當(dāng)R=0時(shí)，桿ab勻速下滑過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小及桿中電流的方向;

（2）桿ab的質(zhì)量m和阻值r。

變式二：電路變化

如圖3所示，兩條平行的光滑的固定傾斜金屬導(dǎo)軌與水平面成θ角，軌道間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.質(zhì)量為m的金屬桿ab放置在軌道上，其接入電路的電阻值為R，現(xiàn)從靜止釋放桿ab，當(dāng)Rx=R，金屬桿下滑過程中速度穩(wěn)定時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m帶電小球恰好以速度v0，沿中心線勻速運(yùn)動(dòng)，平行板板長(zhǎng)L，間距d，定值電阻的阻值也為R，重力加速度g，軌道足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)。

（1）帶電小球電量q

（2）金屬桿下滑過程中穩(wěn)定速度v

（3）調(diào)節(jié)Rx，靜止釋放桿ab，金屬桿速度再次穩(wěn)定時(shí)，該帶電小球以相同初速度進(jìn)入，恰好從極板邊緣離開，則Rx=？

變式訓(xùn)練三：（2016·全國(guó)新課標(biāo)Ⅰ卷）（14分）如圖，兩固定的絕緣斜面傾角均為θ，上沿相連。兩細(xì)金屬棒ab（僅標(biāo)出a端）和cd（僅標(biāo)出c端）長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，質(zhì)量分別為2m和m;用兩根不可伸長(zhǎng)的柔軟輕導(dǎo)線將它們連成閉合回路abdca，并通過固定在斜面上沿的兩光滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上，使兩金屬棒水平。右斜面上存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于斜面向上。已知兩根導(dǎo)線剛好不在磁場(chǎng)中，回路電阻為R，兩金屬棒與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度大小為g。已知金屬棒ab勻速下滑。求

（1）作用在金屬棒ab上的安培力的大小;

（2）金屬棒運(yùn)動(dòng)速度的大小。

變式四：電路變化、導(dǎo)軌面變化

如圖4，兩根形狀相同、足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌固定，相互平行，間距為L(zhǎng)，兩連接點(diǎn)a、b連線垂直于所有導(dǎo)軌，左底端接有阻值為R的電阻，傾斜導(dǎo)軌所在平面與水平面夾角為θ，平面內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1、方向垂直于平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng);水平導(dǎo)軌在同一水平面，所在區(qū)域有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng).阻值為R、質(zhì)量為m的相同導(dǎo)體桿A、B，A在傾斜導(dǎo)軌上，B在水平導(dǎo)軌上，都垂直于導(dǎo)軌.開始時(shí)，A以初速度v0開始沿傾斜導(dǎo)軌向上滑行，B在外力作用下保持靜止;A上滑通過距離x到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)（此時(shí)A仍在傾斜導(dǎo)軌上），B瞬間獲得一個(gè)水平初速度并在水平外力作用下以此速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)（B始終在水平導(dǎo)軌上并保持與導(dǎo)軌垂直），A恰能靜止在傾斜導(dǎo)軌上.求：

（1）在A上滑的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量;

（2）B做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的方向、大小;

（3）使B做勻速運(yùn)動(dòng)的水平外力的功率.

變式五：上題中把R去掉，如圖5，改變條件又可以如何設(shè)置問題呢？

變式六：引導(dǎo)學(xué)生可以按照如圖6、如圖7情景編制問題。

變式八：拉力變化

如圖8所示，傾角θ=37°的足夠長(zhǎng)的固定絕緣斜面上，有一個(gè)n=5匝、質(zhì)量M=1kg、總電阻R=0.1Ω的矩形線框abcd，ab邊長(zhǎng)l1=1m，bc邊長(zhǎng)l2=0.6m.將線框置于斜面底端，使cd邊恰好與斜面底端平齊，在斜面上的矩形區(qū)域efhg內(nèi)有垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T，現(xiàn)通過沿著斜面且垂直于ab的細(xì)線以及滑輪把線框和質(zhì)量m=3kg的物塊連接起來，讓物塊從離地面某高度處靜止釋放，線框沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，恰好能夠勻速進(jìn)入有界磁場(chǎng)區(qū)域.當(dāng)線框cd邊剛好穿出磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，物塊m恰好落到地面上，且不再彈離地面，線框沿斜面能夠繼續(xù)上升的最大的高度h=1.92m，線框在整個(gè)上滑過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q=36J，已知線框與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：

（1）線框進(jìn)入磁場(chǎng)之前的加速度大小;

（2）線框cd邊剛好穿出有界磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度大小;

（3）有界磁場(chǎng)的寬度（即ef到gh的距離）.

教學(xué)實(shí)踐證明，一題多問建網(wǎng)絡(luò)，一題多變育素養(yǎng)。教師通過“典型題干”設(shè)計(jì)一系列由淺入深、由易到難的問題，“一題多問”不僅有助于幫助學(xué)生歸納共性問題、建立良好的知識(shí)體系、提高知識(shí)遷移能力，而且能使學(xué)生切實(shí)體會(huì)到物理規(guī)律和方法“萬變不離其宗”的魅力。“一題多變”可以通過多方面、多角度的變式，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生從“變化”的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)“不變”的本質(zhì)，從“不變”的本質(zhì)中探究“變化”的規(guī)律。通過精心設(shè)計(jì)題組，讓學(xué)生經(jīng)過一系列變式訓(xùn)練，在增強(qiáng)基礎(chǔ)性、綜合性的同時(shí)，提高學(xué)生獨(dú)立思考和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)

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[3]王洪年.以問題為中心的課堂教學(xué)模式初探.湖南中學(xué)物理

[4]余文森教授《核心素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂教學(xué)》

作者簡(jiǎn)介：杜益飛男，廣東，出生年月：1970.12，本科，中學(xué)物理高級(jí)教師，研究方向：中學(xué)物理課堂教學(xué)教法研究.