從技術(shù)與工程教育視角賞析2024年高考物理試題

［摘 要］培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)是培育科技創(chuàng)新人才的重要基礎(chǔ)。文章基于技術(shù)與工程教育的視角，探析2024年高考物理試題中與電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用——發(fā)電機(jī)相關(guān)的情境類試題。這些試題的情境設(shè)計(jì)凸顯了技術(shù)與工程教育理念，聚焦學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的考查，還特別強(qiáng)化了對(duì)學(xué)生遷移創(chuàng)新能力的考查。這樣的試題設(shè)計(jì)有助于高校選拔拔尖創(chuàng)新人才，同時(shí)也為高中物理教學(xué)提供了有益的參考和借鑒。

［關(guān)鍵詞］技術(shù)與工程教育；高考物理試題；電磁感應(yīng)；發(fā)電機(jī)

［中圖分類號(hào)］" " G633.7" " " " " " " " ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］" " A" " " " " " " " ［文章編號(hào)］" " 1674-6058（2024）35-0042-06

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》指出，試題要注重圍繞生產(chǎn)生活或科技等設(shè)計(jì)問(wèn)題情境，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決簡(jiǎn)單實(shí)際問(wèn)題能力的考查；試題的任務(wù)情境要關(guān)注物理學(xué)前沿與成果應(yīng)用，要探索設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)相關(guān)的問(wèn)題情境。《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》強(qiáng)調(diào)的“一核四層四翼”突出了對(duì)學(xué)生必備知識(shí)、關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)和核心價(jià)值的全面考查，這些考查內(nèi)容和技術(shù)與工程素養(yǎng)的培養(yǎng)要求高度一致。培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)是培育科技創(chuàng)新人才的重要基礎(chǔ)。高考物理試卷中的技術(shù)與工程情境類試題，常以技術(shù)與工程信息為問(wèn)題情境，將物理原理、規(guī)律與情境深度融合，以解決實(shí)際問(wèn)題為任務(wù)導(dǎo)向，以測(cè)試學(xué)生的技術(shù)與工程實(shí)踐能力為目標(biāo)。2024年高考物理試題中與電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用——發(fā)電機(jī)相關(guān)的情境類試題的情境設(shè)計(jì)凸顯了技術(shù)與工程教育理念，聚焦于學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的考查，特別強(qiáng)化了對(duì)學(xué)生遷移創(chuàng)新能力的考查。

本文以2024年高考物理上海卷第6題、新課標(biāo)卷第7題以及湖南卷第6題為例，基于技術(shù)與工程教育視角，探析2024年高考物理試題中與電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用——發(fā)電機(jī)相關(guān)的情境類試題。

［例1］（2024·上海·6）某自行車所裝車燈發(fā)電機(jī)如圖1（a）所示，其結(jié)構(gòu)見圖1（b）。繞有線圈的匚形鐵芯開口處裝有磁鐵。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)與其接觸的摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)。摩擦輪又通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)磁鐵一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使鐵芯中磁通量發(fā)生變化。線圈兩端c、d作為發(fā)電機(jī)輸出端。通過(guò)導(dǎo)線與標(biāo)有“12 V，6 W”的燈泡L1相連。當(dāng)車輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出電壓近似視為正弦交流電。假設(shè)燈泡阻值不變，摩擦輪與輪胎間不打滑。

（1）在磁鐵從圖示位置勻速轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中

①通過(guò)L1的電流方向（在圖中用箭頭標(biāo)出）；

②L1中的電流" " " " 。

A. 逐漸變大" " " " " " "B. 逐漸變小

C. 先變大后變小" " "D. 先變小后變大

（2）若發(fā)電機(jī)線圈電阻為2 Ω，車輪以某一轉(zhuǎn)速[n]轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，L1恰能正常發(fā)光。將L1更換為標(biāo)有“24 V，6 W”的燈泡L2，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速仍為[n]時(shí)：

① L2兩端的電壓" " " " "。

A. 大于12 V" " "B. 等于12 V" " " C. 小于12 V

② L2消耗的功率" " " " "。

A. 大于6 W" " " B. 等于6 W" " " "C. 小于6 W

（3）利用理想變壓器將發(fā)電機(jī)輸出電壓變壓后對(duì)標(biāo)有“24 V，6 W”的燈泡供電，使燈泡正常發(fā)光，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比[n1]∶[n2]=1∶2，該變壓器原線圈兩端的電壓為" " " " " " V。

（4）在水平路面騎行時(shí)，假設(shè)騎車人對(duì)自行車做的功僅用于克服空氣阻力和發(fā)電機(jī)阻力。已知空氣阻力與車速成正比，忽略發(fā)電機(jī)內(nèi)阻。

①在自行車勻加速行駛過(guò)程中，發(fā)電機(jī)輸出電壓u隨時(shí)間[t]變化的關(guān)系可能為" " " " 。

②無(wú)風(fēng)時(shí)自行車以某一速度勻速行駛，克服空氣阻力的功率[Pf=30 W]，車燈的功率為[PL=4 W]。為使車燈的功率增大到[P′L=6 W]，騎車人的功率[P]應(yīng)為多大？

從“一核四層四翼”的角度對(duì)本題進(jìn)行分析，分析結(jié)果如表1所示。

具體解法如下：

（1）由楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，根據(jù)磁通量的變化率判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。磁鐵從圖示位置勻速轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量減小，由楞次定律可知，通過(guò)L1的電流方向?yàn)橛蒬到c。磁通量隨時(shí)間變化的表達(dá)式為[Φ=BScosωt]，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為[E=ΔΦΔt]，作出[Φ]隨t變化的余弦函數(shù)圖像，圖像的斜率大小即為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，所以在磁鐵從圖示位置勻速轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，L1中的電流增大，故選項(xiàng)A正確。

本題也可以用微元法定量計(jì)算來(lái)論證。從[t1]到[t2]時(shí)刻，在[Δt]時(shí)間間隔內(nèi)，磁通量的變化率為

[ΔΦΔt=BScosωt2-BScosωt1Δt=BScosω（t1+Δt）-BScosωt1Δt=-2BSsinωt1+Δt2sinΔt2Δt 。]

當(dāng)[Δt→0]時(shí)，[ΔΦΔt≈ - 2BS·Δt2·sinωt1Δt≈ -BSsinωt1 ]，可得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小隨時(shí)間增加而增大。數(shù)學(xué)基礎(chǔ)好的學(xué)生還可以直接用微積分方法計(jì)算。如由[E=-dΦdt=BSωsinωt]可得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間增加而增大。

（2）根據(jù)燈泡的電阻變化，利用閉合電路歐姆定律來(lái)分析燈泡兩端的電壓變化，同時(shí)借助功率公式來(lái)分析燈泡的功率變化。若發(fā)電機(jī)線圈的電阻為2 Ω，車輪以某一轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，L1恰能正常發(fā)光，則L1兩端的電壓為12 V，電流為0.5 A，電阻為24 Ω，由閉合電路歐姆定律可得發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)[E=UL1+IL1r=13 V]。將L1更換為標(biāo)有“24 V，6 W”的燈泡L2，其電阻為96 Ω，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速仍為[n]時(shí)，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)仍為13 V，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得[E=UL2+UL2RL2]r1，燈泡L[2]兩端的電壓[UL2=12.73 Vgt;12 V]，故選項(xiàng)A正確。根據(jù)[P2=U2L2RL2=12.73296W=1.69 W]可得燈泡消耗的功率小于6 W，故選項(xiàng)C正確。

（3）利用理想變壓器的變壓比公式求解理想變壓器原線圈兩端的電壓。利用理想變壓器將發(fā)電機(jī)輸出電壓變壓后對(duì)標(biāo)有“24 V，6 W”的燈泡供電，使燈泡正常發(fā)光，則理想變壓器副線圈兩端的電壓為24 V，根據(jù)理想變壓器的變壓比公式[n1n2=U1U2]可知，理想變壓器原線圈兩端的電壓為12 V。

（4）利用法拉第電磁感應(yīng)定律分析自行車勻加速行駛過(guò)程中發(fā)電機(jī)輸出電壓u隨時(shí)間[t]變化的關(guān)系，利用功率公式和歐姆定律求解自行車的功率。在自行車勻加速行駛過(guò)程中，發(fā)電機(jī)內(nèi)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增大，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值[Em=NBSω]增大，輸出電壓的最大值也相應(yīng)增大，同時(shí)交變電流的周期[T=2πω]減小，故發(fā)電機(jī)輸出電壓[u]隨時(shí)間[t]變化的關(guān)系應(yīng)選C。本問(wèn)需要學(xué)生掌握正弦函數(shù)圖像中最大值、角頻率、初相位“三要素”的物理意義。由電功率[P=U2R]可得[U'2U2=P'LPL=64=1.5]，根據(jù)歐姆定律[U=IR]和閉合電路歐姆定律[I=ER+r]，可得[U∝E]。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正比于發(fā)電機(jī)內(nèi)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，角速度又正比于自行車行駛的線速度，即[E∝ω∝v]，則有[v'2v2=U'2U2=1.5]。已知空氣阻力與車速成正比，即[f=kv]，可得[Pf=fv=kv2]，則有[P'f=kv'2=1.5kv2=1.5Pf=1.5×30 W=45 W]，騎車人的功率為[P=Pf'+P'L=（6+45） W=51 W]。

本題較好地考查了學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力，值得深入品味。

從技術(shù)與工程視角賞析，這道題蘊(yùn)含豐富的技術(shù)與工程素養(yǎng)內(nèi)容。

（1）問(wèn)題理解與建模。題目描述了一個(gè)包含自行車車輪、摩擦輪、發(fā)電機(jī)、燈泡以及可能的變壓器等組件的復(fù)雜工程系統(tǒng)。要求學(xué)生準(zhǔn)確理解這些組件之間的相互作用，并將它們抽象為可分析的物理模型。

（2）分析與推理。在解題過(guò)程中，學(xué)生需要運(yùn)用物理知識(shí)和工程思維進(jìn)行分析與推理。對(duì)于第（1）問(wèn)，通過(guò)分析發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的正弦交變電流的特性，可以確定在磁鐵轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中電流會(huì)按正弦函數(shù)變化，因此會(huì)增大。對(duì)于第（2）問(wèn)，當(dāng)更換燈泡并保持車輪轉(zhuǎn)速不變時(shí)，需要考慮發(fā)電機(jī)輸出功率與燈泡消耗功率之間的平衡。由于新燈泡的額定電壓更高，而發(fā)電機(jī)的輸出功率不變（假設(shè)車輪轉(zhuǎn)速不變則發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變），因此，新燈泡兩端的電壓將小于其額定電壓，且消耗的電功率小于其額定功率。對(duì)于第（3）問(wèn)，變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件包括原線圈、副線圈和鐵芯，主要功能有電壓、電流、阻抗變換以及隔離、穩(wěn)壓（特指磁飽和變壓器）等。在利用理想變壓器進(jìn)行電壓變換時(shí)，需要理解變壓器原副線圈匝數(shù)與電壓之間的關(guān)系，即電壓比等于匝數(shù)比。通過(guò)這一關(guān)系，可以計(jì)算出變壓器原線圈兩端的電壓。對(duì)于第（4）問(wèn)，在自行車行駛過(guò)程中，需考慮空氣阻力和發(fā)電機(jī)阻力的影響，以及它們與車速的關(guān)系。根據(jù)騎車人做的功等于克服空氣阻力和發(fā)電機(jī)阻力所做的功，可以計(jì)算出在不同情況下騎車人的總功率。

（3）評(píng)估與優(yōu)化。在解題過(guò)程中，不僅需要找到解決方案，還需要評(píng)估不同解決方案的可行性和優(yōu)劣性。比如，更換燈泡后，若直接連接發(fā)電機(jī)可能會(huì)因電壓不匹配而導(dǎo)致燈泡無(wú)法正常工作，這時(shí)需要考慮使用變壓器來(lái)調(diào)整電壓。同樣，在評(píng)估自行車行駛過(guò)程中騎車人的功率時(shí)，需要綜合考慮車速、空氣阻力系數(shù)、發(fā)電機(jī)效率等多種因素對(duì)功率的影響，并據(jù)此優(yōu)化解題方案。

（4）跨學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用。在分析發(fā)電機(jī)的工作原理時(shí)，需要用到電磁學(xué)知識(shí)；在計(jì)算功率和電壓時(shí)，需要用到電路理論和變壓器原理；在評(píng)估自行車行駛過(guò)程中騎車人的功率時(shí)，需要用到動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)知識(shí)。這些跨學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用，離不開技術(shù)與工程素養(yǎng)。

事實(shí)上，本題的內(nèi)容可追溯到滬科版高中物理選擇性必修2。教材中介紹了發(fā)電機(jī)的類型、特點(diǎn)以及各部件的名稱。其中，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈叫作電樞，電樞轉(zhuǎn)動(dòng)磁極不動(dòng)的發(fā)電機(jī)叫作旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)，電樞是轉(zhuǎn)子，如圖2所示。如果磁極轉(zhuǎn)動(dòng)電樞不動(dòng)，這種發(fā)電機(jī)叫作旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)，電樞是定子，如圖3所示。本題考查的就是類似旋轉(zhuǎn)磁極式這種類型的發(fā)電機(jī)。

實(shí)際上，大功率的交流發(fā)電機(jī)都是采用這樣的結(jié)構(gòu)：線圈固定不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的部分是提供磁場(chǎng)的電磁鐵線圈（即轉(zhuǎn)子）。轉(zhuǎn)子以一定的角速度繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)是由美籍科學(xué)家特斯拉發(fā)明的。學(xué)生熟知的愛迪生直流電機(jī)，其線圈在固定磁鐵的N極和S極之間旋轉(zhuǎn)，這種設(shè)計(jì)使得電機(jī)的集電環(huán)產(chǎn)生火花放電，因此經(jīng)常需要維修，否則電機(jī)無(wú)法連續(xù)使用。對(duì)此，特斯拉開始思考：能否設(shè)計(jì)出不用集成環(huán)的電機(jī)呢？這個(gè)問(wèn)題困擾了他多年。1884年，28歲的特斯拉終于設(shè)計(jì)并制作了最初的交流電機(jī)及傳輸系統(tǒng)。1894年，在尼亞加拉大瀑布的美國(guó)一側(cè)，建成了多相交流電機(jī)和輸變電系統(tǒng)。特斯拉為人類安全地進(jìn)入電氣化時(shí)代作出了巨大的貢獻(xiàn)。在教學(xué)中，教師可拓展介紹這些知識(shí)，以拓寬學(xué)生的學(xué)科視野，讓學(xué)生感受到科學(xué)與技術(shù)的創(chuàng)新往往始于對(duì)問(wèn)題的深入思考。

[例2]（2024·新課標(biāo)·7）電動(dòng)汽車制動(dòng)時(shí)可利用車輪轉(zhuǎn)動(dòng)將其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存起來(lái)。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)磁極繞固定的線圈旋轉(zhuǎn)，在線圈中產(chǎn)生電流。磁極勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的某瞬間，磁場(chǎng)方向恰與線圈平面垂直，如圖4所示。將兩磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則磁極再轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，線圈中（" " " " ）。

A.電流最小

B.電流最大

C.電流方向由P指向Q

D.電流方向由Q指向P

分析：本題和例1類似，主要考查法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律的應(yīng)用。試題描述了一個(gè)電動(dòng)汽車制動(dòng)時(shí)物理儲(chǔ)能技術(shù)的情境，考查學(xué)生是否掌握線框在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦交變電流的物理原理。解法和例1類似，當(dāng)磁極轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，電流增大；由楞次定律和右手螺旋定則可判斷電流方向。故選BD。

[例3]（2024·湖南·6）根據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)，截止到2023年9月，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)4億千瓦，連續(xù)13年居世界第一位，湖南在國(guó)內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位。某實(shí)驗(yàn)小組模擬風(fēng)力發(fā)電廠輸電網(wǎng)絡(luò)供電的裝置如圖5所示。已知發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，升、降壓變壓器均為理想變壓器，輸電線路上的總電阻可簡(jiǎn)化為一個(gè)定值電阻[R0]。當(dāng)用戶端接一個(gè)定值電阻[R]時(shí)，[R0]上消耗的功率為[P]。不計(jì)其余電阻，下列說(shuō)法正確的是（" " " " ）。

A.風(fēng)速增加，若轉(zhuǎn)子角速度增加一倍，則[R0]上消耗的功率為4P

B.輸電線路距離增加，若[R0]阻值增加一倍，則[R0]上消耗的功率為4P

C.若升壓變壓器的副線圈匝數(shù)增加一倍，則[R0]上消耗的功率為8P

D.若在用戶端再并聯(lián)一個(gè)完全相同的電阻[R]，則[R0]上消耗的功率為6P

分析：本題以風(fēng)力發(fā)電廠輸電網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)為情境，要求學(xué)生具備信息獲取整合能力、高階思維能力和邏輯推理能力。面對(duì)真實(shí)、多過(guò)程、多研究對(duì)象的復(fù)雜工程情境問(wèn)題，學(xué)生需從電氣工程師的視角出發(fā)，逐步深入分析情境中的每一個(gè)元素，挖掘每個(gè)元素的作用及其蘊(yùn)含的物理原理和規(guī)律。本題著重考查學(xué)生將真實(shí)生活情境中的物理問(wèn)題轉(zhuǎn)化為物理模型的能力，以及綜合運(yùn)用所學(xué)電路知識(shí)、電磁感應(yīng)定律等解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。本題具體的工程情境包括：

（1）風(fēng)力發(fā)電：風(fēng)力發(fā)電廠利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與風(fēng)速成正比，即風(fēng)速越大，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)得越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也越大。

（2）發(fā)電機(jī)與變壓器：發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能經(jīng)過(guò)升壓變壓器進(jìn)行升壓處理，以提高輸電效率并減少輸電過(guò)程中的能量損失。升壓后的電能通過(guò)輸電線路傳輸?shù)竭h(yuǎn)處。在用戶端，再通過(guò)降壓變壓器將高壓電能降壓至適合用戶使用的電壓水平。

（3）輸電線路：輸電線路負(fù)責(zé)將升壓后的電能從發(fā)電廠安全、高效地傳輸?shù)接脩舳恕＿@些線路具有一定的電阻，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致部分電能轉(zhuǎn)化為熱能形成損失。因此，工程上需要優(yōu)化輸電系統(tǒng)，能量損失功率與輸電電流的平方和線路電阻成正比。據(jù)此，可通過(guò)提高輸電電壓來(lái)降低輸電電流，從而減少功率損失，提高輸電效率。

（4）用戶端負(fù)載：在用戶端，電能被用于驅(qū)動(dòng)各種設(shè)備工作。題目中以一個(gè)簡(jiǎn)化的定值電阻R作為用戶端負(fù)載。

（5）系統(tǒng)調(diào)整與影響：題目中考查了多種系統(tǒng)調(diào)整情況對(duì)輸電功率損失的影響，包括風(fēng)速變化引起的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度變化、輸電線路距離增加導(dǎo)致的線路電阻變化、升壓變壓器副線圈匝數(shù)的變化以及用戶端負(fù)載的變化等。這些調(diào)整因素會(huì)直接影響發(fā)電機(jī)的輸出電壓、輸出電流、用戶端的電壓和電流，進(jìn)而影響輸電過(guò)程中的功率損失。

本題通過(guò)模擬風(fēng)力發(fā)電廠輸電網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生深入理解如何充分利用可再生能源（風(fēng)力發(fā)電）。題目要求學(xué)生把握發(fā)電、輸電、變壓和用電等各個(gè)環(huán)節(jié)之間的相互影響和聯(lián)系，以及探索如何通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)來(lái)優(yōu)化輸電效率、減少功率損失。本題巧妙地將電路問(wèn)題、電磁感應(yīng)問(wèn)題和能量問(wèn)題有機(jī)結(jié)合起來(lái)，思維跨度大，具有一定的挑戰(zhàn)性，不僅要求學(xué)生具備扎實(shí)的物理基礎(chǔ)知識(shí)，還需要他們具備分析復(fù)雜真實(shí)工程問(wèn)題的能力。

發(fā)電機(jī)作為一個(gè)復(fù)雜的電氣工程裝置，除了涉及電磁感應(yīng)原理，還涉及一些更復(fù)雜的物理現(xiàn)象和技術(shù)難題。例如，如何設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子和磁場(chǎng)以獲得最大的發(fā)電效率？如何減少能量損失和摩擦？如何確保發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行？這些也是電氣工程師們需要深入探索和解決的問(wèn)題。在日常教學(xué)中，教師應(yīng)積極創(chuàng)設(shè)實(shí)踐探究的情境，引導(dǎo)學(xué)生開展主題式學(xué)習(xí)或項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，使他們能夠?qū)⒓夹g(shù)與工程實(shí)踐中的情境與物理問(wèn)題相融合，從而培養(yǎng)他們的深度理解能力，激發(fā)他們的質(zhì)疑和創(chuàng)新精神。

技術(shù)與工程情境類試題已成為當(dāng)前高考物理命題的必然趨勢(shì)，而情境育人則是有效提升學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要路徑。在日常教學(xué)中，教師應(yīng)注重理論聯(lián)系實(shí)際，積極創(chuàng)設(shè)與生產(chǎn)實(shí)踐、體育運(yùn)動(dòng)、科技前沿等方面緊密相關(guān)的真實(shí)情境。這些情境能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，引導(dǎo)他們應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，從而促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的全面提升。這對(duì)于學(xué)生的終身發(fā)展以及拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)具有重要的意義。

［" "參" "考" "文" "獻(xiàn)" "］

[1]" 韓玥，曹海霞.加強(qiáng)數(shù)理融合思維考查" 凸顯高考評(píng)價(jià)體系內(nèi)涵：以2023年新高考全國(guó)卷數(shù)學(xué)、物理試題為例[J].中學(xué)教學(xué)參考，2023（35）：40-43.

[2]" 黃藝雯，宋善炎.高考物理卷的命題情境研究：以2021高考全國(guó)乙卷物理試卷為例[J].湖南中學(xué)物理，2021，36（11）：83-86.

[3]" 劉玉琴，宋善炎.立足高考評(píng)價(jià)體系，滲透物理核心素養(yǎng)：2022年高考物理湖南卷試題分析[J].湖南中學(xué)物理，2022，37（9）：35-38.

[4]" 王小軍，左潘.質(zhì)疑·追問(wèn)：助力提升科學(xué)思維能力：以2023年湖南省物理高考?jí)狠S題為例[J].物理教師，2024，45（2）：86-89，97.

[5]" 左祥勝，唐雙虎，袁加興.基于情境為載體的高考評(píng)價(jià)體系落地探析：以2021年廣東高考物理試題的“情境”設(shè)置為例[J].物理教師，2022，43（2）：82-86.

[6]" 張朝暉.“尚理”引領(lǐng)的工程素養(yǎng)培育特色高中建設(shè)探索[J].上海教育科研，2020（11）：28-31.

[7]" 袁勇，朱紫薇.“四翼”視角下高考物理試題分析與應(yīng)對(duì)策略：以近三年廣東高考物理試題為例[J].中學(xué)物理，2024，42（13）：21-25.

（責(zé)任編輯" " 黃春香）