資源簡介

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高中物理練習題設計
基于提升學科核心素養的
（一）正確認識練習題
一、以“提升素養”為目標的練習題跟以“應用知識”為目標的練習題大不相同
二、練習題的功能跟考試題的功能大不相同
● 學會應用某個知識，是編寫練習題的直接目的；通過解答練習題，提升學科核心素養，是編寫練習題的根本目的。
一、“提升素養”跟“應用知識”的練習題大不相同
1. 編寫練習題的“直接目的”和“根本目的”
● “直接目的”是顯性的，題目應用的哪個知識，一般師生都能看到，這常常是教師選擇練習題的關注點；“根本目的”是隱性的，題目體現的是哪條核心素養，達到什么水平，不是誰都能看出來的，但它對提升學科核心素養有關鍵作用，如何編寫這類題目，對學科教學來說具有重要意義。
下面兩個都是用牛頓第二定律測量列車加速度的練習題，所用的物理規律完全習題，但編寫思路不同：
下一頁左邊練習題的設計目的，僅僅是為了學會知識的應用，這是通常練習冊中的題目；
下一頁右邊練習題，是以牛頓第二定律的知識應用為載體，題中隱含著提升學科核心素養的目的，這是 2019 版高中物理教材中創編的章后練習題。
一、“提升素養”跟“應用知識”的練習題大不相同
2. 兩種不同編寫思路的練習題設計舉例
知識應用
如右圖所示，地鐵列車在起動后的某段加速過程中，懸吊在車上的重垂線偏離豎直方向的夾角 θ 等于30°，請計算此時地鐵加速度的大小，并判斷加速度的方向。
θ
提升素養（新教材題）
某人把一根細繩的下端綁著一支圓珠筆，上端固定在地鐵豎直扶手上。地鐵起動后的某段加速過程中，細繩偏離了豎直方向，他用手機拍攝了當時的照片，拍攝方向跟地鐵前進方向垂直。請根據照片估算此時地鐵加速度大小，并判斷加速度方向，寫明解答過程。
2. 兩種不同編寫思路的練習題設計舉例
一、“提升素養”跟“應用知識”的練習題大不相同
●對兩道練習題特點的分析：
2. 兩種不同編寫思路的練習題設計舉例
一、“提升素養”跟“應用知識”的練習題大不相同
●對兩道練習題特點的分析：
培養用物理觀念解決實際問題的能力
增強證據意識；提升設計方案、數據解釋等科學探究能力
養成聯系實際、務真求實的科學態度
2. 兩種不同編寫思路的練習題設計舉例
一、“提升素養”跟“應用知識”的練習題大不相同
1. 試題與習題的功能不同
二、練習題的功能跟考試題大不相同
試題設計思路：考你會不會？
習題設計思路：怎樣讓你會？
相互割裂地設問，讓你不會做。
相互關聯地設問，讓你學會做。
(1)試題（高考、中考題）的功能
●甄別（招生選拔）
●引導（指導教學）
(2)習題的功能
●建構（建立概念規律，構筑知識框架）
●培養（培育各種能力、養成良好態度）
一個好的試題未必是一個好習題（如2019年高考全國理綜1卷第21題）
在星球 M上將一輕彈簧豎直固定在水平桌面上，把物體 P 輕放在彈簧上端，P 由靜止向下運動，物體的加速度 a 與彈簧壓縮量 x 間的關系如圖中實線所示。在另一星球 N 上用完全相同的彈簧，改用物體 Q 完成同樣過程，其 a–x 關系如圖中虛線所示，假設兩星球均為質量均勻分布的球體。
已知星球 M 的半徑是星球 N 的3倍，則
A．M 與 N 的密度相等
B．Q 的質量是 P 的 3 倍
C．Q 下落過程中的最大動能是 P 的 4 倍
D．Q 下落中彈簧最大壓縮量是 P 的 4 倍
這是一個情境新穎的優秀試題，若把它作為習題，則有以下缺點：
(1) 主題太多，缺乏重點目標；
(2) 內容散亂、無序，沒有啟發性的的思維線索，很難做到“學會做”；
(3) 能力跨度太大，缺乏循序漸進，能力難以提升。
改為練習題：在星球M上一輕彈簧豎直固定于水平桌面，物體 P 輕放在彈簧上端由靜止釋放，其加速度 a 與彈簧壓縮量 x 的關系如圖 P 線所示。另一星球 N 上用相同的彈簧，改用物體 Q 完成同樣過程，其 a–x 關系如 Q 線所示。
(1) 同一物體在M星球上的重力是在N星球上的幾倍？
3a0
0
a
x
a0
x0
2x0
P
Q
R
(2) P、Q 的質量大小之比是多少？
(3) M星球上物體R由靜止做加速度3a0的勻加速運動，通過 x0 位移后速度多大？
(4) 圖中P、Q 下落的最大速度之比是多少？
全題圍繞著提升學生的“圖像素養”進行設計：
● 根據題意，理解圖像縱坐標軸上點的意義； （第1小題）
● 根據題意，理解圖像橫坐標軸上點的意義； （第2小題）
● 根據題意，理解圖線下方這塊面積的意義； （第3小題）
● 學會利用圖像分析變加速運動 v與 a、x 的關系。（第4小題）
2. 試題與習題的編排不同
二、練習題的功能跟考試題大不相同
(1)試題（高考、中考題）的編排
(2)習題的編排
●以題型為線索
●同一題型中各小題，內容混雜編排，考查學生調用知識的能力
●應以內容為線索，按內容邏輯關系的編排有利于知識的建構
●以內容為線索編排下，不同的題型并不影響對知識的建構
3. 試題與習題的題型有所不同
二、練習題的功能跟考試題大不相同
(1)試題（高考、中考題）的題型
以物理高考題為例，選擇題和非選擇題大約各占一半，體現既重視知識也重視對能力的考查。并兼顧閱卷的客觀和快捷。
(2)習題的題型
選擇題具有客觀、快捷、知識覆蓋廣的特點，是一種很好試題題型，但不適宜作為練習題的題型。當前練習冊中選擇題有很大弊端，它導致“重結果、輕過程”的教學傾向，已經在教學中形成了很大的負面影響。
4. 試題與習題的難度不同
二、練習題的功能跟考試題大不相同
(1)試題（高考題）的難度
高考具有選拔功能，因此高考題難度設計要滿足選拔功能的要求。
下面以2019年全國理綜1卷物理試題的難度數據說明高考試題的難度特點。
4. 試題與習題的難度不同
二、練習題的功能跟考試題大不相同
(1)試題（高考題）的難度
試題難度系數和錄取率吻合能提升考試選拔的有效性
PA ＜ 0.1
0.1 ≤ PB ＜ 0.2
0.2 ≤ PC ＜ 0.5
0.5 ≤ PD
●高考各檔錄取率對試卷難度結構設計的要求
各檔分值占全卷百分比：A. 6％； B. 17％； C. 41％ D. 36％。
4. 試題與習題的難度不同
二、練習題的功能跟考試題大不相同
(1)試題（高考題）的難度
C檔所占比例最大（41％） ，C 檔的難度系數是 0.2 至 0.5。
●2019年高考理綜1物理試卷（江西省）難度結構分析
4. 試題與習題的難度不同
二、練習題的功能跟考試題大不相同
高考具有選拔功能，因此高考題難度設計要滿足選拔功能的要求。
習題是讓學生“學會做”，應讓學生獲得成就感。習題不需要有甄別功能，把經過總復習后用來甄別的高考題作為新授課的練習題，是不恰當的。
(2)習題的難度
“一步到位”是無法到位的，分步到位才是明智的做法。
(1)試題（高考題）的難度
（二 ）練習題設計的基本原則
一、關于知識
二、關于素養
三、關于綜合性
四、關于難度
五、關于份量
六、關于題型
七、關于編排
八、關于編寫程序
1. 節后題是根據本節知識點進行布局的，在布局時確保本節所有的重要知識點都不遺漏。
一、關于知識
人教社高中物理新教材上的練習有共三個層次：節后題；章后 A組題；章后 B 組題。節后題是每一節新授課后用于鞏固本節課內容的基礎題，章后題是用于全章復習的練習題，其中 B 組題的靈活性和綜合性更高一些。
2. 節后題的題目設計，注重題目內容和知識的的緊密貼合，是課文知識點的直接應用，避免其他因素對知識貼合的干擾。
3. 章后題的知識內容，側重圍繞著本章內容進行，可以涉及已學過的其他知識，但要避免喧賓奪主。
4. 習題的總體設計不局限于僅提升紙筆測驗能力。
二、關于素養
1. 以練習題的情境和知識為載體，把高中物理學科科核心素養融在題中，完整、系統地體現核心素養的要求。
2. 把核心素養的要求落實到具體“要素”上，以“要素”的水平描述設計題目的情境和解題條件，運用練習題，把核心素養的要求全面落地。
3. 把“解題素養”作為學科核心素養的一部分，是學科核心養素養中可紙筆測驗評價的部分，把這些素養有機、合理地布局在各層次練習題中，把提升學科核心素養的總目標和提高考試成績的現實目標結合起來。
必修第4章第五節“牛頓運動定律的應用”
4. 貨車運載著圓柱形光滑空油桶。車廂底的一層油桶相互緊貼并牢牢固定，上一層只有一只桶 C，擺放在桶 A、B 之間，桶 C 受到桶 A 和桶B的支持，和汽車一起保持靜止，如圖所示。
(1) ……
(2) 當汽車向左運動的加速度增大到多大時，桶 C 就會脫離 A 而運動到 B 的右邊？
桶C就會脫離A到
B的右邊
桶C剛剛脫離桶A時的情境
C僅和B接觸，只受一個彈力
此時彈力方向沿BC中心連線
①C受重力和彈力作用
②彈力與豎直成30°
③加速度向左，可列方程
題目文字
解題條件
二、關于素養
例如：審題能力是物理觀念在解題素養中的體現。
三、關于綜合性
1. 為避免綜合性問題對節后練習題功能的干擾，節后練習題不花精力用于知識的綜合應用。
2. 章后練習題可以在本章范圍內進行適當的綜合應用，但一般不進行有意識的跨章綜合。
3. 章后練習題可以涉及一些原來學過的本章以外的知識，但這些知識不是題目的核心內容，也不是題目的主要難度因素。
2. 每一章中練習題的難度分為三個層次：節后題、章后 A 組題、章后 B 組題。 章后 B 組題盡量以《課程標準》學業質量水平 4的要求進行編寫。但節后題、章后A組題的難度不一刀切，也有意安排少量有思考性的問題，供不同層次的學習活動中能有進一步思考。
四、關于難度
1. 不把高考難題作為新授課從練習題。這是因為：(1)高考是高中學生經歷了三輪教學過程才達到的水平，新授課只是學生第一輪學習的開始； (2)高考體具有選拔功能，不是對所有學生的要求，而新授課的練習題，面對的是全體學生。
五、關于份量
1. 為適應《課程標準》關于學業水平考試（合格考和等級考）的要求，新教材的習題份量比現行教材有顯著的增加。
2. 同時，為了讓學生養成良好的解題習慣，在確保知識和素養在有足夠覆蓋的情況下，對練習題總量做了合理控制，使學生有一定的時間仔細審題和深入分析，為此，教材對練習題進行了嚴格的篩選，杜絕簡單重復的機械訓練題進入教材。
六、關于題型
1. 題型是指答題行為，不同題型具有不同的答題行為，而不同的學習行為對應著不同能力的形成，新教材的題型設計注重培養全面的能力：有計算、有說理，有作圖，有設計，有操作，學生在完成解題過程中全面提升自己的能力。
2. 新教材拒絕了選擇題，選擇題是很好的考試題類型，但把它作為練習題，助長了師生 “重結果、輕過程”價值取向和思維習慣。對于確實很好的選擇題選項，把它改造成簡答題，不僅要學生判斷結果，還要有說理過程。
七、關于編排
1. 同一“節后題”和“章后題”，按知識內容的邏輯編排，不考慮題型。因為只有按照知識的邏輯結構順序依次完成對作業的思考，才有利于幫助學生形成合理的知識結構；
2. 不同章節，重視素養水平的循序漸進，促進能力發展的合理進階；
3. 同一知識內容，通過前后呼應、螺旋上升、深度伏筆，實現知識和能力的拓展。
八、關于編寫程序
1. 對每一節課文后的練習題，首先根據教學內容的布局，規劃本節練習題的內容框架，確定需要編寫幾個題目，每個題目所涉及的知識點的和典型情境，制訂《練習題內容框架表》。
2. 根據《練習題內容框架表》，優選符合要求的練習題編入教材。
3. 如果沒有和內容框架表十分貼切的題目，則根據一些題目素材進行改編。
4. 如果沒有合適的改編題目，則根據內容框架表的要求，進行原創性設計。
（三 ）基于提升學科核心素養的練習題設計
一、認識學科核心素養的結構和水平劃分
二、體現學科核心素養的練習題舉例和分析
一、高中物理學科核心素養的結構
高中物理核心素養
物理
觀念
科學
思維
科學
探究
科學態度
與責任
質疑創新
科學論證
科學推理
模型建構
交流
解釋
證據
問題
社會責任
科學態度
科學本質
物質觀
運動與相互作用觀
能量觀
維
度
要
素
核心素養
學業質量
物理觀念兩種描述
要素列表
一、高中物理學科核心素養的結構
形成觀念
解決問題
高中物理核心素養
物理
觀念
科學
思維
科學
探究
科學態度
與責任
質疑創新
科學論證
科學推理
模型建構
交流
解釋
證據
問題
社會責任
科學態度
科學本質
解決問題
形成觀念
一、高中物理學科核心素養的結構
鏈：水平描述
二、基于提升核心素養的高中物理練習題舉例
(1) 完善知識構建，為形成物理觀念奠定基礎
(2) 引導知識與實踐關聯，以物理視角剖析實際問題
(3) 認識物理模型特點，會把現實原型轉換為理想模型
(4) 經歷多種思維形式的科學推理過程
(5) 用證據表達觀點和證明物理結論
(6) 敢于質疑，勇于創新，樂于發明
(7) 提出問題，作出猜想，檢驗猜想
(8) 合理設計研究方案
(9) 用恰當形式對事實進行解釋
(11) 正確認識物理學，增強掌握科學知識的責任感
(10) 學會對科學探究“證據”和“解釋”的表達
（一）
（二）
（三）
（四）
1. 完善知識構建，為形成物理觀念奠定基礎
必修第10章第一節“電勢能和電勢”：
3. 回答下列題目后小結：如何根據試探電荷的電勢能來判斷電場中兩點電勢的高低？
(1) 在A點的電勢能比在B點的大，A、B兩點哪點電勢高？
(2) －q在C點的電勢能比在D點的大，C、D兩點哪點電勢高？
(3) q在E點的電勢能為負值，－q在F點的電勢能是負值，E、F兩點哪點電勢高？
4. 根據下圖解答以下題目，然后進行小結：如何根據勻強電場的電場線判斷兩點電勢高低？
(1) M、N是勻強電場中同一條電場線上的兩點，哪點電勢高？
(2) M、P是勻強電場中不在同一條電場線上的兩點，AB是過M點與電場線垂直的直線，則M、P兩點哪點電勢高？
M
N
E
P
A
B
例①
對局部知識的概括與小結。
必修第6章 A組題
例②
對全局知識的總結與歸納。
1. 請根據加速度的特點，對以下七種運動進行分類，并畫出分類的樹狀結構圖 ：勻速直線運動；勻變速直線運動；自由落體運動；拋體運動；平拋運動 ；勻速圓周運動 ；變速圓周運動。
1. 完善知識構建，為形成物理觀念奠定基礎
必修第11章第四節“串聯電路和并聯電路”
例③A
對重要知識的解讀和認識
通過練習題，讓學生自主建構關于分壓電路的知識。
1. 完善知識構建，為形成物理觀念奠定基礎
選擇性必修第1章A組題
例③B
對重要知識的解讀和認識
通過熟悉的平拋運動，領悟力的沖量與初動量不在同一直線上的動量定理計算，完善關于動量定理公式矢量性的知識建構。
4. 質量為 0.5 kg 的金屬小球，以 6 m/s 的速度水平拋出，拋出后經過0.8 s落地，g 取 10 m/s 2 。
(1) 小球拋出時和剛落地時，動量的大小、方向如何？
(2)小球從拋出到落地的動量變化量的大小和方向如何？
(3)小球在空中運動的 0.8 s 內所受重力的沖量的大小和方向如何？
(4)說出你解答上述問題后的認識。
1. 完善知識構建，為形成物理觀念奠定基礎
必修第2章第三節“勻變速運動位移與時間的關系”
4. 滑躍式起飛是一種航母艦載機的起飛方式。飛機跑道的前一部分是水平的，跑道尾段略微向上翹起。飛機在尾段翹起跑道上的運動雖然會使加速度略有減小，但能使飛機具有斜向上的速度，有利于飛機的起飛。假設某飛機滑躍式起飛過程是兩段連續的勻加速直線運動，前一段的加速度為7.8 m/s2 ，位移為180 m，后一段的加速度為5.2 m/s2 ，路程為15 m，求飛機離艦時的速度有多大？
對重要知識的解讀和認識
加速度減小速度增大，是學生難懂的運動模型。以下練習題，不僅為建構該模型做了具體解讀，同時開闊了學生的科技視野，
例③C
1. 完善知識構建，為形成物理觀念奠定基礎
必修第5章第二節“運動的合成和分解”
對難點內容的滲透與伏筆
為順利構建平拋運動知識，在“運動的合成和分解”練習題中，提前設計了平面坐標系勻速運動與勻加速運動合成的練習題，為學習平拋運動伏筆。
4. 在課本圖 5.2-1實驗中，假設從t＝0開始，紅蠟塊在玻璃管內每1s 上升的距離都是10cm，與此同時，玻璃管向右沿水平方向勻加速平移，每1s 內的位移依次是4 cm、12 cm、20 cm、28 cm。在右圖坐標系中，y表示蠟塊在豎直方向的位移，x表示水平位移，t＝0時蠟塊位于坐標原點。請在圖中標出 t 等于 1 s、2 s、3 s、4 s 時蠟塊的位置，并用平滑曲線描繪蠟塊的軌跡。
例④A
1. 完善知識構建，為形成物理觀念奠定基礎
1. 完善知識構建，為形成物理觀念奠定基礎
對難點內容的滲透與伏筆
把光電效應實驗原理這個難點，提前在靜電場練習題中布局，用熟悉的規律分析帶電粒子運動，為構建光電效應知識進行深度伏筆。
必修第10章第五節“帶電粒子在電場中的運動”
2. 某種金屬板M受到紫外線照射時會不停地發射電子，射出的電子速度大小和方向并不相同。在M旁放置一個金屬網N。如果用導線將M、N連起來，從M射出的電子落到N上便會沿導線返回M，從而形成電流。現在不把M、N直接相連，而按右圖那樣在M、N之間加電壓U，發現當U＞12.5 V 時電流表中就沒有電流。問：被這束紫外線照射出的電子，最大速度是多少？
例④B
必修第10章第四節“電容器的電容”
例⑤A
對知識要求的進階與拓展
新授課的節后練習題，重視知識的有序建構。例如電容器的充、放電概念，練習題從6個方面，系統、全面地完成其知識建構。
1. 用右圖電路給電容器充、放電。開關 S 接通 1，穩定后改接 2，穩定后又改接1，如此往復。下表記錄了充、放電過程中某兩個時刻通過電流表的電流方向，試根據該信息，在表格內各空格處填上合理答案
1. 完善知識構建，為形成物理觀念奠定基礎
必修第10章B組題
4. 如右上圖，單刀雙擲開關S原來跟2相接，從t＝0開始，開關改接1，得到流過電路中P點的電流隨時間變化的I-t 圖像（下圖甲）和電容器兩極板的電勢差UAB 隨時間變化的圖像（下圖乙）。t＝2s時，把開關改接2，請在I-t圖像和UAB- t 圖像中畫出之后 2s 內圖像的大致形狀。
對知識要求的進階與拓展
章后題不同于節后題，體現對學生知識要求的進階。同樣是電容器充、放電練習，章后題改成讓學生作圖像。把新課練習時的定性文字描述上升定量圖像表達。不斷完善學生的認知結構。
例⑤B
1. 完善知識構建，為形成物理觀念奠定基礎
這5個實例，從以下各個方面體現了練習題對所學知識的建構功能:
對局部知識的小結與概括；
對全局知識的總結與歸納；
對重要知識的解讀和認識；
對難點知識的滲透與伏筆；
對知識要求的進階與拓展。
為形成系統的物理觀念奠定了基礎。
1. 完善知識構建，為形成物理觀念奠定基礎
2.引導知識與實踐關聯，以物理視角剖析實際問題
能用物理學視角觀察周圍現象、用物理知識解決實際問題，這是“物理觀念”的關鍵要素。要達到這個目標，首先需要把物理知識與實踐情境進行關聯。
高中物理的練習題設計，應把物理知識跟與實踐情境的關聯作為重要的目標，把物理知識和日常語言、生活器具、工農產品、娛樂活動、觀光旅游、生態環保等實踐情境聯系起來，引導學生用物理學的視角觀察周圍世界。
2.引導知識與實踐關聯，以物理視角剖析實際問題
必修第一章A組題：
以下對話，其含義是指時刻還是指時間間隔？寫在括號內。
問 ：這車什么時候開？ （ ）
答 ：過一會兒就要開了。 （ ）
問 ：我離開一下，10 min 就趕回來，行不？（ ）
答 ：你不能晚過車票上的開車時間。（ ）
例①
物理知識和日常語言的關聯
必修第11章第一節“電源和電流”
3. 右表標明了某手機的產品規格。請估算：
(1)該手機待機電流有多大
(2)說明書還標明，用該手機播放視頻的時間是 17 h，請估算播放視頻的電流大約是待機電流的幾倍。
例 ②
物理知識和產品規格的關聯
2.引導知識與實踐關聯，以物理視角剖析實際問題
A
B
一臺空調外機用兩個三角形支架固定在外墻上，空調外機對其中一個三角形支架的壓力恰好作用在支架橫梁和斜梁的連接點O上，大小為 200 N。橫梁 AO 水平，斜梁 BO 跟橫梁的夾角為 37 °，sin 37 ° ＝0.6。求：
(1) 橫梁所受拉力和斜梁所受壓力有多大？
(2) 如果把斜梁加長，仍保持連接點O的位置不變、橫梁水平，這時橫梁和斜梁所受的力如何變化？
O
必修第3章 B 組題
例 ③
物理知識和家庭裝修的關聯
2.引導知識與實踐關聯，以物理視角剖析實際問題
2.上圖是一種“強力吸盤掛鉤”照片，下圖是工作原理圖。如左圖，向右按鎖扣把吸盤壓在墻上，吸盤中的空氣被擠出，但還殘留了一些空氣，這時盤蓋是松弛的。使用時要把鎖扣板下如右圖，鎖扣以盤蓋為依托把吸盤向左拉出，增大殘留空氣體積，鎖扣在拉起吸盤的同時，對盤蓋施加壓力，使盤蓋以很大壓力壓住吸盤（如紅箭頭）， 防止吸盤和墻面之間有空氣滲入吸盤，達到耐久工作的目的。請解釋：為什么鎖扣板下后，盤蓋對吸盤會產生很大壓力？
2.引導知識與實踐關聯，以物理視角剖析實際問題
物理知識和生活用品的關聯
例④
選擇性必修三第2章B組題
必修第5章A組題
1. 中國象棋棋盤相當于一個平面直角坐標系，橫坐標標有數字，縱坐標標有字母。利用它可以記錄各棋子的位置和位移。例如，棋子“帥”的位置可以簡述為 J5 ；“象”從A3 的位置運動到 y5 的位置，就可以簡述為 A3C5。
物理知識和文體活動的關聯
例⑤
(1) 剛開局，甲方的馬在 J2 和 J8 位置、炮在 H2 和 H8 的位置，請你在棋盤上標明這四個棋子的位置。
(2) 甲方開局用“當頭炮”，即H8H5，而乙方應變是“馬來跳”，即A2C3。請你用帶箭頭的線段畫出這兩個位移，這兩個位移的有多大？已知每個小方格都是邊長為3 cm 的正方形。
2.引導知識與實踐關聯，以物理視角剖析實際問題
右圖是某市噴泉群中的一個主噴泉噴出水柱的場景。從遠處看，噴泉噴出的水柱超過了40層樓的高度，從近處看，主噴管的直徑約為10cm。由此請你估計：用于給主噴管噴水的電動機輸出功率至少有多大？
物理知識與旅游觀光的關聯
必修第8章第四節“機械能守恒”
例⑥
2.引導知識與實踐關聯，以物理視角剖析實際問題
2. 某環保人員在一次檢查時發現一根排污管正在向外滿口排出大量污水。這根管道水平設置，管口離開地面有一定的高度，如圖所示。現在環保人員只有一根卷尺，請問需要測出哪些數據就可大致估測該管道的排污量？寫出測量每秒鐘排污體積的表達式。
必修第5章B 組題
物理知識和節能環保的關聯
例⑦
2.引導知識與實踐關聯，以物理視角剖析實際問題
3.認識理想模型特點，把現實原型轉換為理想模型
必修第1章 A 組題：
例①
認識理想模型特點。
通過解答本題，認識質點模型，領悟現實物體是否可以看成質點，是由所研究的問題決定的。
1. 以下情景中，哪些帶下劃線的物體可看成質點，哪些不能看成質點？將結果填入括號內。
(1) 觀察螞蟻拖動飯粒時，螞蟻的肢體是如何分工的。（ ）
(2) 測算螞蟻拖動飯粒時，螞蟻1 min爬行的路程。（ ）
(3) 在跳水比賽中，裁判員給跳水運動員評分。（ ）
(4)教練在訓練中觀察跳高運動員的跳高動作。（ ）
必修第3章 B 組題
例②
7. 國際拔河比賽規定，每個隊由8名運動員組成，按8名運動員體重的總和，分成若干重量級別，同等級別的兩個隊進行比賽。還規定，運動員必須穿“拔河鞋”或沒有鞋跟等突出物的平底鞋，不能戴手套。
(1) 競賽為什么要作出上述規定？試從物理學的角度進行說明。
(2) 專業的拔河運動員在拔河時身體向后傾倒，跟地面的夾角很小，為什么要這樣做？請從物理原理上分析說明。
本題旨在讓學生會把現實原型轉換為物理模型。
本題要求把運動員視為受三個共點力作用的平衡物體，即受重力、繩的拉力以及地面對腳的作用力（水平分量為靜摩擦力、豎直分量為彈力）的作用。基于這種模型，得出運動員身體向后傾倒可以增大靜摩擦力的結論。
3.認識理想模型特點，把現實原型轉換為理想模型
自由落體運動第2題：
2.跳水運動員從5m 跳臺雙腳朝下自由落下，某同學利用手機的連拍功能，連拍了多張照片。測得其中兩張連續的照片中運動員雙腳離水面的高度分別為 3.4 m 和 1.8 m。請估算手機連拍的時間間隔。
自由落體運動第4題：
4.某照相機光圈會自動調節，其曝光時間被設定固定不變。某人從磚墻前離地 2.5m 高處使一石子自由落下，拍攝石子在空中的照片如圖，石子在照片上留下了一條徑跡。每塊磚的平均厚度為 6 cm，請估算所設定的曝光時間。
現實原型應轉換為哪種模型要根據具體問題而定。
以下兩個挨著的習題，題目情境和所求物理量都十分相似。左題兩照片之間人的運動不能看成勻速運動，而右圖曝光過程石子的運動卻需要看成勻速運動。
例③
3.認識理想模型特點，把現實原型轉換為理想模型
4. 經歷多種思維形式的科學推理過程
必修第11章 A 組題
抽象與概括
概括高中物理課程中的所有電路，兩相聯電阻的關系只有串聯和并聯兩種。無論串聯還是并聯，一個電阻增大而另一電阻不變時，兩電阻的總值總是增大的。再把兩電阻的串（并）聯部分等效為一個可變電阻，它跟其它電阻的關系也只有串聯和并聯兩種。如此等效下去，整個電路電阻必定增大。
4. 試證明：在串、并聯組合的電路中，任一個電阻增大而其余電阻不變時，整個電阻的等效電阻都增大。
例①
必修第11章 A 組題
必修第12章第一節“電路中能量的轉化”
分析與綜合 定性與定量
左題是定性推理；右題是定量推導。左題從已知物理量出發根據控制變量進行討論得到結果；右題從所求物理量的表達式入手，通過演繹消除中間變量得結果。這是兩種不同思維方式的推理。有時把左題解答叫做“分析”、右題叫“綜合”。
例②
2. 下圖中R0為定值電阻，R1為滑動變阻器。閉合電路使L發光后，若將滑動片向右滑動，燈泡的亮度會如何變化？請用數學式討論。
3. 四個定值電阻連成下圖電路。RA、RC規格為“10 V 4 W”，RB、RD的規格為“10V 2W”。請按消耗功率大小排列它們，說明理由。
4. 經歷多種思維形式的科學推理過程
選擇性必修第1章第5節“彈性碰撞和非彈性碰撞”
演繹推理
演繹推理是由一般性判斷推出個別性判斷的推理，是從一般原理出發推出新結論的一種思維形式。高中物理解題多是演繹推理。本題從動量守恒和能量守恒的一般原理出發，通過演繹，推斷題中兩種個別性結論的合理性。
5. 質量為 m、速度為 v 的 A 球跟質量為3m 的靜止 B 球發生正碰。碰撞可能是彈性的，也可能是非彈性的，因此，碰撞后 B 球的速度可能有不同的值。請你論證：碰撞后 B 球的速度可能是以下值嗎？
(1) 0.6 v ； (2) 0.4 v。
例③
4. 經歷多種思維形式的科學推理過程
選擇性必修第 2 章 B 組題
因果關系
因果關系分析是推理的一種思維方式。本題中的電壓是改變驅動力頻率的原因；篩子質量是改變固有頻率的原因。由此可以分別從兩個原因入手，進行調節，使驅動力頻率和篩子固有頻率相等。
6. 把篩子用四根彈簧支撐起來，篩子上裝一個電動偏心輪，它每轉一周給篩子一個驅動力，這就做成了一個共振篩，如以下左圖。該共振篩的共振曲線如右圖。已知增大電壓，可使偏心輪轉速提高，增加篩子
質量，可增大篩子的固有周期。現在，在
某電壓下偏心輪的轉速是 54 r/min。為了
使篩子的振幅增大，請提出兩種方案。
例④
4. 經歷多種思維形式的科學推理過程
必修第10章 A 組題
反證法
用反證法對本題的“等勢面”和“電場強度與電勢差的關系”進行相關分析：如果存在下圖所示電場，作垂直與電場方向的兩個等勢面，電場線密處電場強度大，兩等勢面的電勢差大，與 “等電勢”相矛盾，故不可能存在。
例⑤
2. 是否存在如右下圖所示的電場，電場線相互平行，但間距不相等？請說明理由。
4. 經歷多種思維形式的科學推理過程
5.用證據表達觀點和證明物理結論
右圖廣告形象描述了高空墜物對人傷害的嚴重性。小明用以下實例檢驗廣告詞的科學性：
設一個50g雞蛋從18樓窗戶落下，相鄰樓層高度為差3m，與地面撞擊時雞蛋的豎直尺度為5cm，認為雞蛋下沿落地后，其上沿是勻減速運動，且上沿運動到地面時恰好靜止，以雞蛋上、下沿落地時間間隔作為雞蛋與地面的撞擊時間。空氣阻力不計。試估算該下落雞蛋對地面的平均撞擊力有多大？
增強證據意識
本題在培養學生質疑和檢驗意識的同時，增強學生的證據意識。“撞擊時間”通常是題目給定的，沒有證據。本題為此提供了根據。
例①
選擇性必修第1章 B 組題
4. 一條細線下面掛著一個小球，讓它自由擺動，畫出它的振動圖像如右圖 所示。
(1) 請根據圖中的數據計算出它的擺長。
(2) 請根據圖中的數據估算出它擺動的最大偏角。
本題體現“科學論證”的兩個層次。
(1)能夠根據圖像中的周期計算單擺擺長的，達到水平2（用證據表達觀點）； (2)還能根據圖像證明此單擺振動滿足簡諧運動條件的，達到水平4（用證據證明物理結論）。
選擇性必修第1章 第4節“單擺”
例②
5.用證據表達觀點和證明物理結論
6.敢于質疑，勇于創新，樂于發明
選擇性必修第1章 A 組題
5. 右圖是用木槌把糯米飯打成糍粑的場景，有人據此編了一道練習題：“已知木槌質量為18 kg，木槌剛接觸糍粑時的速度是 22 m/s，打擊糍粑 0.1 s 后木槌靜止，求木槌打擊糍粑時平均作用力的大小。”
你是否發現，以上數據描述的是一個不符合實際的情景。哪些地方不符合實際？
例①
本題旨在培養學生基于證據大膽質疑的品格。
題中木槌質量、速度、打擊時間的數據都值得質疑。
必修第4章A組題
9. 某同學制作了一個“豎直加速度測量儀”，其構造如右圖。一根輕彈簧上端固定在小木板上，下端懸吊 0.9 N 重物時，指針指著木板上刻度 C 的位置，懸吊 1.0 N重物時指針位置的刻度標記為 0，以后該重物就固定在彈簧上，整個裝置就是一個“豎直加速度測量儀”。
(1)請在圖中長刻度線旁，標注加速度的示數，單位為m/s2，說明這樣標注的原理。
(2)照此，請設計一個“水平加速度測量儀”。畫出它的裝置圖 ；說明它的構造和原理 。g 取 10 m/s2 。
例②A
題目啟發學生發明一個“水平加速度測量儀”。
6.敢于質疑，勇于創新，樂于發明
選擇性必修第5章第三節“利用傳感器制作簡單的自動控制裝置”
例②B
把滑塊水平運動的非電學量，利用滑動變阻器和相關電路轉換為電壓表的正負讀數，表示水平加速度的大小和方向。
1. 某同學設計了一個加速度計，如右圖。較重滑塊 2 可以在光滑的框架 1 中平移，滑塊兩側用彈簧 3 拉著；R 為滑動變阻器，4 是滑動片，它與電阻器任一端之間的電阻值都與它到這端的距離成正比。兩個相同電池按圖連接后，電壓表指針零點位于表盤中央。這個裝置就是一個加速度傳感器，用電壓表讀數可以標注水平運動的加速度，請簡述它的原理。
6.敢于質疑，勇于創新，樂于發明
必修第3章第一節“重力和彈力
7. 小發明——設計一個自動沖水裝置。
有一個排污溝，需要每隔十多分鐘用水沖洗一次。為此，請你應用重心的知識設計一個自動沖水裝置。設計思路是：用一個可以轉動的容器接住從水龍頭細細流出的水，容器中的水裝到一定體積時，由于重心位置的
變化，容器失去平衡而翻倒，容器中的水被全部倒出沖洗
排污溝，倒完水的容器又能自動恢復到原來的位
置重新接水，如此往復。請你在右圖圓
圈中畫出你構思的這個裝置的圖示。
應用所學知識進行創造發明，為生活帶來方便的同時，提升了創造發明的興趣和能力。
例③A
6.敢于質疑，勇于創新，樂于發明
6.敢于質疑，勇于創新，樂于發明
必修第13章第一節“磁場、磁感線”
例③B
2. 日常生活中，磁的應用給我們帶來方便。例如：在柜門上安裝“門吸”能方便地把柜門關緊；把螺絲刀做成磁性刀頭，可以像手一樣抓住需要安裝的鐵螺釘，還能把掉在狹縫中的鐵螺釘取出來。請你關注自己的生活，看看還有哪些地方如果應用磁性可以帶來方便。寫出你的創意，并畫出你設計的示意圖。
應用所學知識進行創造發明，為生活帶來方便的同時，提升了創造發明的興趣和能力。
7.提出問題，作出猜想，檢驗猜想
選擇性必修第3章第三節“波的反射、折射和衍射”
1. 蝙蝠是通過聲波的反射來判斷前方是否有障礙物的。科學家在蝙蝠飛行的空間里橫跨了很多系有銅鈴的繩索，蝙蝠黑暗中在此空間飛行時不會碰撞這些繩索而導致銅鈴發聲。據此，你認為蝙蝠發出的聲波頻率應該具有怎樣的特征？盡可能用數量級來描述你的估算。
例①
本題旨在讓學生學會有根據的猜想
本題引導學生以超聲波發生反射時障礙物尺度應滿足的條件作為根據，對超聲波的波長作出猜想，從而估算蝙蝠所發聲波的頻率。
必修第5章第四節“實驗：探究平拋運動的特點”
4. 小剛通過實驗，得到了某物體在Oxy 平面上運動的一條運動軌跡，如右圖坐標系中的 OP 曲線所示。他根據物體運動軌跡的特點作出了猜想：如果物體在 y方向做勻速直線運動，那么物體在 x 方向必定做勻加速直線運動。小剛同學的猜想是否成立？請分析。
例②
本題讓學生形成檢驗猜想的思路。
所謂檢驗猜想，就是對猜想的結論進行證明。為此，依次取曲線 y 方向相等位移的時段，判斷該時段的 x 方向位移是否滿足勻加速運動規律。
7.提出問題，作出猜想，檢驗猜想
8. 合理設計研究方案
選擇性必修第3章 A 組題
2. 有一個教學用的可拆變壓器，它的原、副線圈外部還可以繞線。現在要測定原、副線圈的匝數，除有一根足夠長的絕緣導線外，還需要什么器材？簡要說明實驗過程和原理。
例①
循序漸進培養設計研究方案的能力。
這是在原有實驗“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”基礎上讓學生設計實驗方案。方案的設計比較簡單，但實驗操作的思路具有很大的開放性：可以對原有裝置的補充也可以作為獨立線圈；可以作為原線圈的一部分也可以作為副線圈；可以順繞也可以反繞來抵消原來的匝數。
必修第11章 B 組題
4. 如圖，黑箱面板上有三個接線柱 1、2 和 3，黑箱內有一個由四個阻值相同的電阻構成的電路。用歐姆表測得 1、2 接線柱之間的電阻為 1 Ω，2、3 接線柱之間的電阻為 1.5 Ω，1、3 接線柱之間的電阻為2.5 Ω。在虛線框中畫出黑箱中的電阻連接方式。
本題旨在讓學生學會有邏輯地制定研究方案。
本題引導學生解決問題不要“瞎碰”“亂湊”，要有合理步驟。解答本題，首先要判斷四個相同電阻的阻值是多少，在 0.5Ω、1 Ω、1.5 Ω、2 Ω 中判斷，只有1 Ω可能。第二步才是把四個 1 Ω 電阻怎樣連接可以得到題給阻值。有這種思維邏輯，問題才容易解決。
例②
8. 合理設計研究方案
9. 用恰當形式對事實進行解釋
選擇性必修第4章第一節“光的折射”
6. 將一根筷子豎直插入裝有水的玻璃杯中，從水平方向拍攝的照片如右圖所示。看上去，浸在水中的這段筷子產生了側移，而且變粗了。如何解釋觀察到的現象？
進行解釋的一般方式是文字描述和插圖配合。
學生回答本題，應畫俯視圖。把筷子當做光源，繪制水中筷子左側發出的光線經過折射進入人眼的光路圖，折射光線向左偏折，因此看到筷子右移。筷子右側發出的光線經過折射進入人眼的偏折角度更大，所以看到筷子變粗。
例①
物理圖像是對事實進行解釋的重要形式。提升物理圖像素養是高中物理教學的重要目標。物理圖像素養的結構如下：
正確理解圖像五方面的意義
物理圖像與函
數式之間轉化
物理圖像與物
理情境的轉化
坐標軸
面積
點（坐標軸上點、負值的點）
曲線
斜率（物理量之比、變化量之比）
物理圖像
素養
自變量與函數
函數式中的斜率
函數式中的面積
物理狀態——點
物理過程——線
9. 用恰當形式對事實進行解釋
必修第12章 A 組題
7. 左圖中， R1 是可變電阻，R2 是定值電阻，電源內阻不計。實驗時調節R1的阻值，把得到各組電壓表和電流表數據在坐標紙上描點、擬合，作出 U-I 圖像如右圖 AB 所示。
(1) 右圖中 a、b、AB 的斜率各等于多少？
(2) 結合左圖 ，說明 a、b、AB 的斜率各表示什么物理量。
本題旨在提升圖像素養，正確認識斜率的意義。
本題讓學生認識到：圖像中某點與坐標原點連線的斜率，是兩個物理量之比；圖像中某直線（或曲線）的斜率，是兩個物理量的變化量之比，所表示的對象是不同的。
例②
9. 用恰當形式對事實進行解釋
選擇性必修三第1章 B 組題
1. 物體受到方向不變的力 F 作用，其中力的大小隨時間變化的規律為 F ＝ 5 t（F 的單位是 N），求力在 2 s 內的沖量大小。
本題旨在提升圖像素養，用圖像面積分析問題。
本題應該用F－t 圖像對問題作出解釋，因為F－t 圖像中曲線下面的面積表示F與t 的乘積，即力的沖量，為題目所求。同時本題所受的力是按一定規律變化的，為計算面積提供了條件。
例③
9. 用恰當形式對事實進行解釋
選擇性必修一第1章 A 組題
7. 質量為 m1 和 m2 的兩個物體在光滑的水平面上正碰，碰撞時間不計，其位移－時間圖像如右圖所示。
(1) 若 m1＝1 kg，則m2等于多少？
(2) 兩物體的碰撞是彈性碰撞還是非彈性碰撞？
本題旨在培養學生把圖像轉化為情境的能力。
學生看到四條折線交點的橫坐標為2s，應想到碰撞時刻發生在 2s 末。由此可以從圖像看出碰前和碰后兩物體的速度，而且知道 m1 碰后速度是反向的，從而發掘了題目所提供的解題條件。
例④
9. 用恰當形式對事實進行解釋
選擇性必修一第2章 B 組題
3. 某同學用單擺測重力加速度。測出幾組擺長l 和和周期 T 的數據，作出 l -T 2 圖像，如右圖。
（1）利用A、B 兩點的坐標可求得重力加速度g，請寫出重力加速度的表達式。
（2）本實驗用 l -T 2 圖像計算重力加速度，是否可以消除因擺球質量分布不均勻而造成的測量誤差？請說明道理。
本題讓學生看到用圖像解釋實驗事實的優越性。
如果實驗得到一條不通過坐標原點的直線，這可能是測量擺長的系統誤差原因。用AB的斜率計算重力加速度可以避免該誤差，這是因為兩個成正比的物理量，它們的比值與它們變化量的比值相等。
例⑤
9. 用恰當形式對事實進行解釋
選擇性必修一第2章 B 組題
5. 左圖O點為單擺的懸點，將力傳感器接在擺球與O點之間。現將擺球拉到A點，釋放擺球，擺球將在豎直面內的A、C 之間來回擺動，其中B為運動中的最低位置。右圖表示細線對擺球的拉力大小 F 隨時間 t 變化的曲線， t＝0 為擺球從A點開始運動的時刻，g取10 m/s2 。
(1) 求單擺的振動周期和擺長。
(2) 估算擺球的質量。
(4) 估算擺球運動的最大速度。
例⑥
本題需要把物理圖像轉化為單擺運動情境進行分析。
要能判斷圖像“波峰”位置描述的是單擺最低點，通過向心力估算單擺的最大速度。本題還隱藏著根據圖像論證單擺的擺動是否在小偏角下進行的這一環節，很多人會忽視。
0.498
0.504
0.492
9. 用恰當形式對事實進行解釋
選擇性必修三第2章第二節“氣體的等溫變化”
本題體現了用圖像對數據進行解釋的必要性。
例⑦
9. 用恰當形式對事實進行解釋
10.學會對科學探究“證據”和“解釋”的表達
科學探究需表達“問題”“證據”和“解釋”三要素。
因教學中的科學探究問題大都是課標和教材根據教學進度提出的。因此，學生在科學探究報告側重要表達的就是“證據”和“解釋”。
必修第5章第三節“實驗：探究平拋運動的特點”
例①
10.學會對科學探究“證據”和“解釋”的表達
必修第5章第三節“實驗：探究平拋運動的特點”
例②
科學探究需表達“問題”“證據”和“解釋”三要素。
因教學中的科學探究問題大都是課標和教材根據教學進度提出的。因此，學生在科學探究報告側重要表達的就是“證據”和“解釋”。
11. 正確認識物理學，增強掌握科學知識的責任感
必修第7章 B 組題
5. 海邊會發生潮汐現象。有人認為這是由于太陽、月球對海水的引力變化造成的。中午，太陽對海水的引力指向海平面上方；半夜，指向海平面下方。月球對海水的引力方向變化也類似。太陽、月球對某一區域海水引力的周期性變化，就引起了潮汐現象。已知太陽質量為2.0×1030 kg，太陽與地球的距離為1.5×108 km，月球質量為7.3×1022 kg，月球與地球的距離為3.8×105 km，地球質量為6.0×1024 kg，地球半徑取6.4×103 km。請你估算一下：對同一片海水，太陽對海水的引力、月球對海水的引力，分別是海水重力的幾分之一？
關于潮汐現象的以下兩道題，一道在第 7 章，認識潮汐現象的物
理原理；另一道在第 8 章，估算一個海灣的潮汐發電量。前者讓學生體會物理學是對自然現象的描述和解釋，是一項創造性工作；后者讓學生感受利用自然現象為民造福的價值，增強掌握科學知識的責任感。
例①
必修第8章 B 組題
7. 某海灣共占面積 1.0×106 m2 ，現利用這個海灣修建一座水壩。若漲潮時關上水壩的閘門，可使水位保持 20 m不變。退潮時，壩外水位降至 18 m。假如利用此水壩建水力發電站，且重力勢能轉化為電能的效率是 50 %，試估算該電站一次退潮能發多少電能？
關于潮汐現象的以下兩道題，一道在第 7 章，認識潮汐現象的物
理原理；另一道在第 8 章，估算一個海灣的潮汐發電量。前者讓學生體會物理學是對自然現象的描述和解釋，是一項創造性工作；后者讓學生感受利用自然現象為民造福的價值，增強掌握科學知識的責任感。
例①
11. 正確認識物理學，增強掌握科學知識的責任感
謝謝大家

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