基于深度學習的高三物理二輪復習

摘" "要：針對帶電粒子在電場中的運動這類高考熱點問題，將知識板塊、物理模型和高考中的高頻考點結合，從學生學情前測出發，通過對真題的變式、拓展，輔助學生建構完整的知識結構，加深學生對帶電粒子不同運動模型的理解，促進深度學習，提升關鍵能力。

關鍵詞：運動；復習策略；真題變式

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A " " 文章編號：1003-6148（2025）2-0039-5

１" " 引" 言

在二輪復習中，我們不僅關注學生知識的獲取，更主要的是讓學生實現對概念、規律主動建構的有意義學習，深刻理解不同知識之間的內在本質聯系，進而促進遷移能力、問題解決能力及高階思維能力的發展。深度學習是二輪復習教學中實踐和研究的焦點，其復習策略包括：

（１）活動與體驗。布魯納說過：“學習者在一定的問題情境中，經歷對學習材料的親身體驗和發展過程，是學習者最有價值的東西”。即創設以人為本的學習行為，讓學生動手操作、認真觀察、傾聽交流、深度思考，親自體驗與感悟物理現象、物理概念、物理規律。

（２）關聯與結構。建構主義學習理論提出：學習更多的是學生通過自己的經驗建構知識的過程。“關聯”是學生基于原有物理知識和經驗，在教師的幫助下得到喚醒與改造，建構新知識；“結構”就是將已有的物理舊知識和出現的新知識聯系起來，通過教師引導，學生的知識進入新的結構。

（３）變式與遷移。所謂“變式”，是圍繞學習過程中的問題實質變換條件或問題情境，深化學生對物理問題的認識，理解本質特征；遷移是將一個情境中獲得的知識、技能或態度轉移到另一個情境中的過程。

２" " “帶電粒子在電場中的運動”復習案例

（１）背景分析——真題引領，前測診斷

課前學習診斷是實現精準教學的前提，也是了解學情、整合知識結構的重要依據。“帶電粒子在電場中的運動”作為人教版必修三第十章的第5節，不僅是本章的教學重難點，還與磁場問題、光電效應等核心考點緊密融合，能用來全面考查各類運動問題。為了精準發現問題并進行針對性的微專題教學，突破學習難點，筆者對浙江省物理高考卷中涉及該考點的題目進行了細致梳理，并選定前測問題。

前測題：如圖1所示，金屬極板Ｍ受到紫外線照射會逸出光電子，最大速率為vm，正對Ｍ放置一金屬網Ｎ，在Ｍ、Ｎ之間加恒定電壓Ｕ。已知Ｍ、Ｎ間距為ｄ（遠小于板長），電子的質量為 ｍ，電荷量為ｅ，則（" " " ）

Ａ．Ｍ、Ｎ間距離增大時電子到達Ｎ的動能也增大

Ｂ．只有沿ｘ方向逸出的電子到達Ｎ時才有最大動能 （mv+eU）

Ｃ．電子從Ｍ到Ｎ過程中，ｙ方向位移大小最大為vmd

Ｄ．Ｍ、Ｎ間加反向電壓時，電流表示數恰好為零

反饋：通過學情檢測，正確率只有４３％，其中主要集中在錯選Ｂ選項。究其原因，是學生對電場中粒子運動的理解還比較模糊，進而影響對概念和規律的使用。基于此，筆者設計了以“帶電粒子在電場中的運動”為專題的案例進行復習。

設計意圖：經過一輪復習后，學生已掌握基本的知識內容。二輪復習通過“先測后教”活動，引導學生自主體驗，培養問題意識，從問題中找關聯，促進電場運動結構化，由學情診斷發現學生的難點和痛點，以此作為該專題教學的突破點。

（２）活動體驗——教材搭臺，建構模型

由檢測反饋可知，帶電粒子在電場中的運動非常抽象，學生在分析帶電粒子的運動時，腦海中無法形成粒子運動的正確體驗。為此，筆者嘗試把抽象的運動形象化。比如，通過視頻引入，使微觀粒子的運動“可視化”，強化學生的體驗，幫助他們建立清晰的物理動態圖像。

縱觀近幾年的選考試題，圍繞教材，主要考查學生的學科素養、必備知識和關鍵能力，既注重基礎性，又體現綜合性。因此，在復習教學中，筆者深度研究教材，深挖教材資源（表1），由此來設計活動。

設計意圖：一方面，從教材圖片及課后習題中挖掘情境，探究粒子在電場中的各種運動形式，用動畫演示，增加體驗。另一方面，跨單元整合粒子的運動，如質譜儀、加速器、速度選擇器等，拓展學生思維，產生聯想，促進知識結構化，加深對運動過程的認識與理解，促進深度學習。

二輪復習時，需要學生以更高維度建構網絡，提煉核心主干、關聯結構（表2），經歷課前前測及對教材分析演示的體驗。組織交流和小組合作［１］，建構帶電粒子在電場中運動的模型，形成知識網絡，幫助學生系統地了解電場部分的考查方式和特點，明確高考中的高頻考點，進一步熟悉解題方法，在活動單上標記，組間分享深化。

設計意圖：深度整合知識板塊，促進概念的關聯，學生經歷教材研讀和可視化素材的學習，進行初步總結，歸納帶電粒子在電場中的運動模型。在教師的指導下，借助關聯和結構，讓學生去聯想、調動和激活過去的經驗，把所學的電場中的運動整合起來，形成自己的知識體系，通過聯想與建構的方式來促進深度學習。

（３）變式拓展——識別理解，相似遷移

教學實施時，深度整合物理模型，以前測學情檢測的真題為例（圖1），提出問題，組織學生分享、交流、總結，加強遷移的能力。

問題１：發生光電效應時，光電子方向確定嗎？

問題２：光電子在Ｍ、Ｎ極板間是做直線運動還是曲線運動？試繪制運動軌跡。

問題３：光電子在Ｍ、Ｎ極板間是做加速運動還是減速運動？從受力與電壓情況分析。

設計意圖：依據前測學情，以學定教，從學生的問題入手。本題源自教材習題改編，考查了光電效應下光電子在電場中的運動問題，涉及不同情境下多種運動可能性的辨析。筆者認為，針對不同問題情境，應該從“運動”入手突圍，確定臨界運動，凸顯運動判定的重要性。比如，以最大速率vm沿ｙ方向做類平拋運動，確定ｙ方向的最大位移，然后在熟悉帶電粒子在電場中運動規律的前提下，依據可能的初速度情境，熟練運用動力學知識、能量與動量知識靈活解決問題。

變式１：探究光電流與電壓的關系

如圖2甲圖所示，某種原因金屬極板Ｍ的Ｏ處逸出電子，最大速率為vｍ。正對Ｍ放置一金屬網Ｎ，在Ｍ、Ｎ之間加恒定電壓Ｕ。已知Ｍ、Ｎ間距為ｄ（遠小于板長），電子的質量為ｍ，電荷量為ｅ，調節加載在Ｍ與Ｎ之間的電壓ＵＮＭ，試在圖2乙中大致畫出流過電流表的電流I隨ＵＮＭ變化的關系曲線。

教師引導學生討論并完成變式１的問題。請某一小組組長到黑板上展示小組成果。

學生質疑、反思及補充。

教師匯總各方思路，呈現正確的解題過程并總結。

設計意圖：通過之前的復習，學生已經知道基于光電子初速度的不確定性，可以考查直線運動、拋體運動等基本運動類型。進一步創設情境，以光電效應的光電流與電壓的關系進一步拓展，組織學習活動，合作探究，遷移相關結論，類比減速直線運動解決遏止電壓問題；借助類平拋運動讓學生熟悉這一問題的處理方法，深刻理解臨界運動對解決問題的作用。

變式２：磁場作用下位置與電壓的關系

如圖3所示，已知位于坐標原點Ｏ的離子源能發射質量為ｍ、電荷量為ｑ的正離子，其速度方向與ｙ軸夾角最大值為６０°，大小可以改變。若速度大小為ｖ０、沿ｙ軸正方向射出的離子經磁場偏轉后恰好垂直ｘ軸射入孔Ｃ，在Ｎ與Ｍ板之間加載電壓，調節其大小。

①求電流表示數剛為０時的電壓Ｕ０；

②將分析器沿著ｘ軸平移，調節加載在Ｎ與Ｍ板之間的電壓，求電流表示數剛為０時的電壓Ｕｘ與孔Ｃ位置坐標ｘ之間的關系式。

教師引導學生將磁場與電場結合，依據一定的初始條件，思考并完成變式２的問題。請一位學生說題，闡述其對問題的理解及解題思路。

學生交流與印證，互相啟發。

教師點評學生的解題思路，展示正確解題過程，引導學生思考。

設計意圖：不僅是光電效應中的光電子初速度具有不確定性，帶電粒子在磁場中的偏轉也有類似的效果。設計該情境，改變極板的擺放位置和極板間電壓進行拓展變式，旨在引導學生辨析每一個階段和過程粒子做什么運動，以及學會處理的方法。

變式３：探究作用力與電壓的關系

如圖4所示，Ⅱ區的寬度很小，Ⅰ區和Ⅲ區電勢處處相等，分別為φⅠ和φⅢ，其電勢差U=φⅠ-φⅢ，一束質量為ｍ、電荷量為ｅ 的質子從Ｐ點以入射角θ＝３０°射向Ⅱ區，已知質子僅在平面內運動，單位時間發射的質子數為 n，初速度為v0。在 Ｐ 點下方距離處水平放置一長為的探測板ＣＱＤ（Ｑ在Ｐ的正下方），ＣＱ長為，質子打在探測板上即被吸收中和。若還有另一相同質子束與原質子束關于法線左右對稱，同時從Ｏ點射入Ⅰ區，且θ=３０°，求探測板受到豎直方向力Ｆ的大小與Ｕ之間的關系。

教師引導學生思考并完成變式３的問題鏈。

①如何確定質子從Ⅱ區離開時速度角度范圍？

②如何繪制能打到Ｃ、Ｄ兩點的臨界運動軌跡？

③如何計算打到探測板上的作用力？

學生在學案上書寫解題過程并交流總結，形成正確的思路。

教師投影展示部分學生的作答情況，互評總結，講解高考壓軸問題的解決策略主要有“拆”與“合”，體現在拆成若干子問題，整合各重要知識點，提煉解題方法。

設計意圖：以本題為例，當射入電場的初速度一定時，研究速度約束關系突破難點，設計該情境，對粒子擊打探測板作用力與Ｕ的關系進行拓展，考查應用動量定理求解微觀粒子運動的作用力，旨在引導學生強化相互作用觀念；利用幾何關系確定粒子離開電場的速度，在沿ＰＱ方向上運用動量定理解決問題，問題的關鍵是粒子在電場中水平分運動（垂直ＰＱ方向）不改變，建構速度關系，沿ＰＱ方向運用動力學規律解決。

（４）對比總結——深度整合，相異遷移

深度理解和靈活應用是遷移的基礎和本質［２］，學生不僅需要清晰地掌握粒子在電場中的運動，而且還要熟悉在磁場中的運動（表3），進行對比整合，實現遷移。

設計意圖：筆者認為，二輪復習中要深度整合高頻考點，以此明確高考的重點，不僅要創設情境對粒子的運動本質進行分析，加深拓展，還要對比不同情境，查找差異。比如，光電效應背景下，光電子在磁場中的運動探究，強化“運動”觀念。在對比的過程中，鞏固兩類不同的運動模型，進一步提出帶電粒子在電場中做圓周運動的探究，如圖5所示。

３" " 結" 語

郭華在解析“深度學習”時指出：活動與體驗、聯想與結構、本質與變式、遷移與創造是重要的內容［３］，也是新高考背景下微專題復習的教學依據。以本節課例為例，把平時課堂學習到的知識和技巧遷移到實際問題中，能提高學生對運動規律本質認識的關鍵能力，反映了物理思想方法對分析問題的引領作用，實現深度學習，培養學生的遷移應用能力與質疑創新能力，提升學生科學思維，形成正確的運動觀念。

參考文獻：

［１］劉平平，韓海生，裴魏魏．５Ｅ教學法在物理概念教學中的應用——以“帶電粒子在電場中運動”為例［Ｊ］．中學物理教學參考，２０２３，５２（１８）：１－４．

［２］郜攀．基于深度學習的高三物理復習教學——以“帶電粒子在勻強電場中的加速與偏轉”為例［Ｊ］.物理之友，２０２３，３９（４）：２５－２８．

［３］任虎虎．指向深度學習的高三復習課教學策略——以微專題“圓周運動的臨界問題”教學為例［Ｊ］．物理教學，２０２０，４２（２）：６６－６８，５５．

（欄目編輯" " 鄧" "磊）