讀懂高中物理新教材 助力學生備戰高考

劉旭 侯貴民

摘要：2022屆的遼寧考生，將是使用人教版高中物理新教材后的第一批考生，教師能夠讀懂和利用好新教材，把握教材內容，既是對新課標提出的物理學科素養的落實，又是適應高考評價體系要求的體現。教師要在讀懂高中物理新教材的特點、讀懂新教材的主要知識體系與內容的重難點的基礎上，依據新舊教材的差異研究高考備考。

關鍵詞：高中物理;新教材;高考評價;備考

2020年教育部考試中心發布的《中國高考評價體系》確立了高考的核心功能為“立德樹人、服務選才、引導教學”，其中“引導教學”就是要明確教學方向，貼近學習實際。2022屆的遼寧考生將是使用人教版高中物理新教材后的第一批考生，教師能夠讀懂和利用好新教材，把握教材內容，既是對新課標提出的物理學科核心素養的落實，又是適應高考評價體系要求的體現。

一、讀懂物理新教材的特點

新教材內容更加豐富，增加了許多欄目，從多個方面進行了新的設計，能夠較好地體現以物理學科核心素養為導向的教學理念。

（一）知識與方法相融合

高中物理中常用到歸納、演繹、類比等推理方法，新教材在許多章節內容中有意識地應用這些方法引導學生學習。如在學習庫侖定律時滲透了類比萬有引力定律的推理方法，在楞次定律的學習中滲透了歸納推理的方法，都是思想方法的隱性使用。

為了加強科學思維的培養，教材還在每冊中都安排了一個“科學方法”模塊，較為詳細地介紹了科學方法。如新教材必修1中的“控制變量”，必修2中的“演繹推理”，必修3中的“物理量之比定義新物理量”，選擇性必修1中的“分析與綜合”，選擇性必修2中的“抽象與概括” ，選擇性必修3中的“理想模型”，都是思想方法的顯性提煉。

高考不僅考查物理知識的理解與應用，更注重對思想方法的考查，除了上面提到的科學方法，還有整體與隔離、等效替代、極限思想、圖像法、類比思想等，都是常考的思想或方法。

如2021年大連市“雙基”考試第 7題：

萬有引力定律和庫侖定律都滿足平方反比規律，因此引力場和電場之間有許多相似的性質，在處理有關問題時可以將它們進行類比。設地球質量為M，半徑為R，引力常量為G，若取無窮遠處引力勢能為零，已知一質量為m的物體在距地心r處的引力勢能為-[GMmr]，類比電場力做功和電勢能變化之間的關系，將物體從距地心r1處移到距地心r2處，引力做功為（ ）

A.[GMmR2]（r1-r2） B.[GMmR2]（r2-r1）

C.[GMm]（[1r1]-[1r2]） D.[GMm]（[1r2]-[1r1]）

本題考查類比思想，由于引力為變力，要類比電場力做功與電勢能的關系，用引力勢能的變化來求引力做功問題。答案為D。

（二）正文與旁批相結合

新教材為了建立正確的概念、揭示物理規律，不僅正文中有具體的問題和情境，在適當地方還會旁批，以深化物理觀念的理解。

如在解釋“質點”概念時，特意增加了旁批：“在物理學中，突出問題的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并將其作為研究對象，是經常采用的一種科學研究方法。‘質點’這一理想化模型就是這種方法的具體應用”，提到了理想化模型。在學到“加速度”時，增加了旁批：“我們用兩個物理量之比定義了一個新的物理量——加速度，它的物理意義與原來的兩個物理量不同。用物理量之比定義新的物理量是物理學中常用的方法。”比值定義的物理量與作比的兩個物理量無關，后面還有功率、電場強度、電阻、電容、磁感應強度等多個物理量都是采用這比值定義的。學習必修3“電勢”時，增加了旁批：“多遠是‘無限遠’？在研究靜電場的問題中，如果離場源電荷已經很遠，以至于試探電荷已經不能探測到電場了，這點就可以算是‘無限遠’”，可以更好地理解物理中的“無限遠”。新教材中的旁批、“拓展學習”“科學漫步”等模塊，是對物理學習內容的提煉、補充和擴展，高考復習中要進行關注。

（三）動手與動腦共探究

在實驗探究上，新教材不是平鋪直敘地講述如何來實現這些研究，而是引導學生思考如何完成實驗任務。在引導學生討論清楚思路后，為了充分體現探究的思想，新教材并不是給出一個確定的操作方案，而是給出2～3個參考案例，以體現完成同樣的探究任務可以有不同方法的思路。如“探究加速度與力、質量的關系”“探究平拋運動的特點”等，都有多樣的探究方案。

新教材增加了學生分組實驗，同時還有許多演示實驗，涉及實驗儀器的使用、原理的理解、數據處理和誤差分析等。教材中的實驗是高考實驗考查的基礎，只有真正理解和掌握了這些實驗，才能進行實驗設計、實驗創新。新教材還設置了“思考與討論”“做一做”模塊，從“動腦”與“動手”兩個維度進一步開展理論探究和實驗探究。

（四）態度與責任互滲透

新教材將態度與責任自然地融入到學科內容的學習中，在專門的模塊中對科學家所表現出的優秀品質加以介紹。如必修1中的“STSE”模塊中有“從伽利略的一生看科學與社會”，介紹伽利略在研究工作中開科學實驗之先河，奠定了現代科學的基礎。

新教材注意體現科學本質的相關內容。如為了使學生認識“物理學的成果具有相對穩定性及普適性，但同時具有發展性和局限性” 的本質特征，新教材在必修2中專門指出：“相對論與量子力學都沒有否定過去的科學，而只認為過去的科學是自己在一定條件下的特殊情形。”

二、讀懂內容重難點與知識體系

新教材各個冊別中的知識體系構成較為完整，重難點內容較為突出，具有較強的系統性與針對性。

（一）內容的重難點

勻變速直線運動規律、平拋運動、圓周運動、萬有引力定律、牛頓運動定律、功能關系和動量守恒定律電場與磁場疊加、帶電粒子在電場和磁場中運動、電磁感應的綜合應用、閉合電路歐姆定律等，這些都是高中物理學習的重點和難點，也是高考必考的重點內容。

波的圖像、光的折射與全反射、氣體定律和熱力學定律、氫原子模型、光電效應、核反應方程等，也是重點內容，會在高考中輪流進行考查。

（二）主要知識體系

新教材各個冊別中的知識體系構成如圖1所示。

三、依據新教材特點備戰高考

了解新教材的特點，有針對性地調整教學方向，有助于學生備戰高考。

（一）增加問題引導，培養質疑創新能力

新教材在每節課的開始，都提出了一個有趣的、聯系實際的問題，目的是引發學生主動思考，提出解決問題的辦法，培養問題意識和良好的思維習慣。

為了加強質疑創新能力的培養，新教材改變原來以陳述為主的編寫方式，通過提出問題、創設情境等引發學生的思考，使學生對問題中的部分觀點產生質疑，提出自己解決問題的方法。在分析問題、探究規律時，不是指定某一種方法，而是要么給出開放的解決問題方法，要么給出開放性的課題讓學生自主探究，要么提出問題讓學生從正反兩方面來闡述。在“科學漫步”“STSE”等模塊中，也提出了一些開放性的問題。

在高考試題中可以看到這樣的要求：“除實驗中的偶然誤差外，寫出一條可能產生這一結果的原因。”像這樣的試題，就具有開放性，答案可能是多樣的，考生可以從多個方面思考產生誤差的原因。平時的學習中敢于質疑，大膽提出問題，就有能力解決這樣的開放性問題。

（二）重視聯系實際，培養解決問題能力

學習物理不是為了做題，而是為了解決問題。新教材在引入問題、分析實例、概念規律的應用、習題設置等方面都有聯系實際的情境。要能從情境中提出問題，建構物理模型，抽象出物理概念和規律，并在實際情境中應用物理知識解決問題。聯系實際的情境有關于自然現象的，有關于日常生活的，也有關于科技發展的。如在學習“自由落體運動”時，從紙團和紙片下落開始來研究物體下落快慢;在得到“自由落體運動規律”后，有求運動員跳水時間、求小球下落時間等具體問題的習題;在學完“相互作用和物體的平衡”這一內容后，有研究空調外掛機三角形支架受力情況的習題;在學完“直線運動規律”這一內容后，有研究航母上艦載機運動的習題。

如2020年10月遼寧省調研卷第3題：

如圖所示，一臺空調外掛機用兩個三腳架固定在外墻上，空調外機的重心恰好在支架橫梁和斜梁的連接點O的上方，重力大小為G。橫梁AO水平，斜梁BO跟橫梁的夾角為θ，若斜梁長度可調整，調整斜梁過程中橫梁始終水平，連接點O的位置保持不變，且認為斜梁對O點的支持力F1沿 BO 方向，橫梁對O點的拉力F2 沿 OA 方向。下列說法正確的是（ ）

[A][B][O][G] [θ]

A.斜梁長度增加，則 F1、F2均增大

B.斜梁長度增加，則 F1、F2 均減小

C.斜梁長度調整過程中，F2始終大于G

D.斜梁長度調整過程中，F2始終大于F1

本題情境就是取自必修1新教材第77頁第2題，考查物體平衡問題。答案為B。

對新教材中正文、例題和習題中涉及的情境，要加以關注，這些情境常常被用來作為命題的素材。

（三）建構知識體系，培養理解概念規律的能力

1.用后學知識理解前面所學內容

新教材的學習是由淺入深、層層遞進、逐步提高的過程。在復習過程中，應該用后面所學知識方法，重新審視前面的內容，以加深對概念和規律的理解。

如先學習牛頓運動定律，后學習功能關系和動量沖量，復習中可以用功能關系和動量沖量等知識解決教材中前面的習題，這樣能夠體會解決物理問題思路的多樣性，比較不同方法的優劣，從而可以選出更簡捷的解題方法。

萬有引力定律是在開普勒行星運動三定律基礎上，結合牛頓第二定律和牛頓第三定律推導出來的。復習中可以反過來用萬有引力定律來理解行星運動為什么遵守開普勒行星運動三定律。在比較圍繞同一天體轉動的行星或衛星運動時，研究周期與半徑的關系，可以直接應用開普勒第三定律[a3T2=R3T2=k]，這樣解決問題比用[GMmr2=m4π2T2r]更快速。

2.從多方面梳理和建構知識體系

矢量是高中物理學習的重點和難點，高中物理學過的矢量主要有位移、速度、加速度、力、動量、沖量、電場強度、磁感應強度等8個。矢量不在同一直線上時，其運算遵守平行四邊形定則;矢量在同一直線上時，則用正負表示轉化為代數加減。矢量是否相同要先比較方向，后比較大小。

如2021年1月遼寧適應性訓練第9題：

電荷量相等的四個點電荷分別固定于正方形的四個頂點，O點是正方形的中心，電場線分布如圖所示，取無限遠處電勢為零。下列說法正確的是（ ）

A.正方形右下角電荷q帶正電

B.M、N、P三點中N點場強最小

C.M、N、P三點中M點電勢最高

D.負電荷在P點的電勢能比在O點的電勢能小

本題考查電場疊加問題，涉及電場強度矢量合成。答案為AC。

再如位移、功、沖量、熱量、電量等是過程量，用[x=vt]、[W=Flcosα]、[I=Ft]、[Q=I2Rt]、[q=It]等表達式計算過程量要注意勻速、恒力、恒定電流等條件，若變速、變力、變化電流時還需注意用平均值。

類似的內容還有功是能量轉化的量度，如不同形式的能量變化分別用什么樣的功來量度。教學中，要用不同的主題串聯新教材中的內容，做好分類和歸類，更好地構建知識體系，使學生加強對知識的理解和掌握。

（四）強調知識應用，培養習題適應能力

習題既是對知識的鞏固、應用和擴展。新教材中有些知識放在正文中會增加教學內容，因此放在了習題中做為延伸。如必修3第77頁第5題，就是小量程電流表如何改裝成多量程電流表，并且提供了兩種電路，要求比較分析哪種更實用。這樣的習題很容易會被改編成實驗題。

新教材每節課后都有“練習與應用”，這些習題是對概念規律的基本應用。如新教材必修1第51頁第6題，制作一把“人的反應時間測量尺”，是自由落體運動[h=1/2gt2]的應用。2018年全國理綜III卷中第22題的實驗題就改編于此情境。

新教材在每章后面“復習與提高”中增加了A、B兩組習題，其中B組難度稍大一些，適合高考等級性考試的需要。建議這兩組習題一定要做好，特別是其中一些聯系實際問題的情境，都是很好的命題素材。

如2021年廣東省高考第8題：

賽龍舟是端午節的傳統活動。下列[v-t]和[s-t]圖像描述了五條相同的龍舟從同一起點線同時出發、沿長直河道劃向同一終點線的運動全過程，其中能反映龍舟甲與其它龍舟在途中出現船頭并齊的有（ ）

本題與新教材必修1第32頁第1題龜兔賽跑很相似，考查運動學圖像。答案為BD。

（五）增加圖像數量，培養圖像應用能力

新教材中增加了許多圖像，教學中要做到圖文并茂、數形結合，提高圖像的識別能力和應用能力。

上面的三幅圖就是新教材增加的聯系實際的物理情境圖、介紹實驗的儀器實驗裝置圖、呈現物理量之間的關系圖。復習中要以圖像為專題，領悟其涉及的物理模型和相關內容，回顧實驗儀器的使用與操作，看物理量關系圖理解圖像的斜率、面積、交點、截距等物理意義，從而快速通覽教材，提高復習效率。

參考文獻：

[1]王菊香.從教材習題的情境創設談物理學科核心素養的培育——以人教版高中物理新教材為例[J].中學物理教學參考，2021（11）.

[2]王長江，李俊永.人教版高中物理新教材“問題”欄目的優化設計研究[J].物理通報，2021（3）.

（責任編輯：楊強）