细微处注重物理思想的切入,,应用上渗透STEM教学理念

思想作为试题的切入点，在应用上突现科学、技术、工程和数学等理念在试题中的渗透，物理试题呈现出“细微处注重物理科学思想的切入，应用上巧妙渗透STEM教学理念”的命题思想。以下笔者就试题渗透STEM教学理念谈谈几点看法。

一、注重物理科学思想的切入，刻意回避偏题怪题

自全国新课标卷出现以来，普遍印象是物理试题每道题的物理思维要求都非常高，没有简单送分题。但2018年全国高考新课标卷打破这一常规，降低物理思维的深度，对基础知识、基本概念、基本规律及核心思维方法的考查不太在意难度的大小，注重的是物理思想的切入，甚至有意回避偏题怪题，解题过程不需要依靠特殊技巧，只要掌握基本方法，获取正确答案的难度不大。

【例1】（2018年理科综合全国Ⅱ卷第14题）（单选）如图1所示，某同学用绳子拉动木箱，使他从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度，木箱获得的动能一定

A. 小于拉力所做的功

B. 等于拉力所做的功

C. 等于克服摩擦力所做的功

D. 大于克服摩擦力所做的功

分析：本题直接由动能定理切入，只要知道对木箱做功的只有两个力（分别是拉力和摩擦力），其中拉力做正功，摩擦力做负功，就很容易得到正确答案。

解析：由动能定理知，WF-Wf=Ek-0，得到Ek=WF-Wf

反思：第一，本案例物理科学思想的切入非常直接，不会使考生产生其他与本题解答方法无关的想法；第二，本题没有很复杂的背景，对物体做功的判断比较容易，可以说从发现问题（通过读题寻找需要解答的问题）开始，到设计解决问题的方法（利用正确的物理原理），最后很容易联想到利用物理学中动能定理解决问题，获取正确答案，整个解答过程渗透了物理学科思想的注入；第三，试题的干扰项也比较容易排除，几乎不需要物理思维的深度。

【例2】（2018年理科综合全国Ⅲ卷第16题）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图2所示。则Q方：Q正等于

A. 1 ∶ B. ∶ 1 C. 1 ∶ 2 D. 2 ∶ 1

分析：本题直接由交流电的有效值切入，只要利用交流电有效值的定义正确计算出两种电源的有效值大小，就可以得到正确答案。

解析：由交流电源的波形图知，U方=u0，U正=u0，则Q方=T=T，Q正=T=T，Q方 ∶ Q正=2 ∶ 1

选项D正确，ABC错。

反思：第一，物理思想的直接切入在本题中展现无遗；第二，本题中提供的两个交流电源均为最基础最常见的交流电，有可以回避偏题的嫌疑，重要的是考查物理思想。

【例3】（2018年理科综合全国Ⅲ卷第14题）（单选）1934年，约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝核 [27][13] Al，产生了第一个人工放射性元素X：α+ [27][13] Al→n+X。X的原子序数和质量数分别为

A. 15和28 B. 15和30 C. 16和30 D. 17和31

分析：本题直接由核反应过程中遵循的电荷数和质量数守恒切入，只要知道α粒子和中子n的电荷数及质量数，可以确定正确答案。

解析：α粒子是氦的原子核，其电荷数和质量数分别为2和4，中子n的电荷数及质量数分别是0和1，根据核反应过程中两个守恒，可以确定放射性元素X的原子核其电荷数为15，质量数为30，则放射性元素X的原子序数和质量数分别为15和30，选项B正确，ACD错。

反思：第一，虽然本题中没有直接给出α粒子和中子n的电荷数及质量数，给物理知识的应用设置了一些障碍，但α粒子和中子n均为核物理中常见的基本粒子，考生应该能记住这两个粒子的基本特征；第二，在完成核反应方程时，考生最担心的是不清楚某原子系数对应的原子核，本题在该问题的设置上有意回避了该问题，不要求判断元素X的种类，很明显考查注重的仍然是物理思想。

二、不夸大技术在物理学中作用，巧妙将技术问题渗透于试题中

在近几年全国新课标高考试卷的物理试题中，出现不少直接将技术展现在考生面前的试题，例如2017年理科综合Ⅰ卷第18题中的扫描隧道显微镜（STM），2017年理科综合Ⅱ卷第21题中的自制简易电动机，2017年理科综合Ⅲ卷第33题中的测量稀薄气体压强的仪器，2016年理科综合Ⅰ卷第23题中的由热敏电阻控制的报警系统等，这些题是学以致用的好题，能很好的反映技术在物理学中重要性，但试题给出的情景太直接，导致很多考生因没有看懂试题而无从下手。2018年全国新课标高考试卷在这方面有所改变，既强调技术的重要性，又没有夸大技术的作用，而是将技术问题巧妙地渗透在物理试题中，使考生在解答问题时体会到技术的作用之余也感受到物理的味道。

【例4】（2018年理科综合全国Ⅰ卷第14题）（单选）高铁列车在启动阶段可看作初速度为零的匀加速直线运动。在启动阶段，列车的动能

A. 与它所经历的时间成正比 B. 与它的位移成正比

C. 与它的速度成正比 D. 与它的动量成正比

分析：高铁列车在启动阶段可看作初速度为零的匀加速直线运动，運动特征已经确定，可以根据问题的需要直接利用不同的物理规律表达列车的动能，判断答案正确与否。

解析：由v=at，Ek=mv2知，Ek=ma2t2，选项AC错；由F=ma，W=Fx，Ek=W知，Ek=max，选项B正确；由P=mv，Ek=mv2知，Ek=，选项D错。

反思：第一，高铁技术是目前世界上最先进的技术之一，将高铁列车引进高考试题是技术在物理学中应用的很好体现；第二，本题虽然涉及高铁技术，但没有就有关的技术进行探究，而是直接应用物理原理获取正确答案，尽量回避技术问题对解答带来的困惑。

【案例5】（2018年理科综合Ⅰ卷第20题）2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家复原的过程，在两颗中子星合并前约100s时，它们相距约400km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈。将两颗中子星都看作质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星

A. 质量之积 B. 质量之和

C. 速率之和 D. 各自的自转角速度

分析：在对宇宙的探究中，人类已经能探测到双星的有关运动规律，只要能正确构建双星模型，可以根据有关的物理规律和数学运算得到正确答案。

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