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联系生活实际,,,考查核心素养

时间:2022-03-09 09:46:43 浏览次数:

zoޛ)j馝צ基础知识和主干知识,重视学科内知识的综合.部分试题以生产和生活中的事例创设情景,注重理论联系实际,关注科学技术和社会、经济协调发展,重视对考生学科核心素养的考查.其中四川卷有一道力学试题,试题贴近生活实际,考查力学中的多个知识点,着重考查考生的建模能力、推理论证和分析综合能力,难度中等,具有较好的区分度,是一道考查考生综合能力的好题.笔者就这道试题进行赏析,希望能够抛砖引玉,得到同行的指正.

例 (四川卷)避险车道(标志如图甲所示)是避免恶性交通事故的重要设施,由制动坡床和防撞设施等组成,如图乙所示的竖直平面内,制动坡床视为与水平面夹角为θ的斜面.一辆长为12m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床,当车速为23m/s时,车尾位于制动坡床的底端,货物开始在车厢内向车头滑动,当货物在车厢内滑动了4m时,车头距制动坡床顶端38m,再过一段时间,货车停止.已知货车质量是货物质量的4倍,货物与车厢间的动摩擦因数为0.4;货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的0.44倍.货物与货车分别视为小滑块和平板,取cosθ=1,sinθ=0.1,g=10 m/s2. 求:

(1)货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向;

(2)制动坡床的长度.

命题分析 本题以避险车道所创设的情景,考查了“平板-滑块”叠加体模型问题,重点考查了受力分析、加速度概念、牛顿第二定律、运动学公式等知识,意在考查考生应用力学规律综合解决问题的能力.

解析 (1)设货物质量为m,货物与车厢间的动摩擦因数μ=0.4,货物在车厢内滑动过程中,受到的摩擦力大小为f,加速度大小为a1,则有:

mgsinθ+f=ma1,

f=μmgcosθ,

联立两式解得a1=5 m/s2,其中a1的方向沿制动坡床向下.

(2)设货车质量为M,车尾位于制动坡床底端时的车速v=23m/s.货物在车厢内开始滑动到车头距制动坡床顶端s0=38 m的过程中,用时为t,货物相对制动坡床的运动距离为s1,在车厢内滑动的距离s=4 m,货车的加速度大小为a2,货车相对制动坡床的运动距离为s2.货车受到制动坡床的阻力大小为F,货车长度l0=12m,制动坡床的长度为l,则有:

F=0.44(M+m)g,

Mgsinθ+F-f=Ma2,

s1=vt-12a1t2,

s2=vt-12a2t2,

s=s1-s2,

l=s2+l0+s0,

联立以上关系式并代入数据得l=98m.

评析 2016年全国新课标高考《考试大纲》(物理)指出:高考物理试题着重考查考生知识、能力和科学素养,注重理论联系实际,注重科学技术和社会、经济发展的联系,注意物理知识在生产、生活等方面的广泛应用,以有利于高校选拔新生,并有利于激发考生学习科学的兴趣,培养实事求是的态度,形成正确的价值观,促进“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三维课程培养目标的实现.该题以山区高速公路上设置的避险车道为背景,考查了力学综合问题和考生的学科核心素养.试题在考查基础知识的同时,重视理论联系实际,所选素材符合生产生活实际,立意新颖,能激发学生求解的欲望,体现了将物理知识和生产生活、社会及科技发展紧密联系的新课程理念.

我们先来了解一下避险车道的原理和设计.在交通事故统计中,长陡下坡是事故多发路段,在这样的长坡上,部分超载车辆长时间使用刹车会因刹车片发热而导致刹车失灵、车辆失控,造成交通事故.因此,在连续长陡坡路段设置紧急避险车道尤为重要.避险车道的原理是在制动坡床上铺上松散的碎石,对车辆产生较大的阻力,以及制作一定的纵坡,利用车辆爬坡时重力做负功来消减车辆制动失灵时的动能.避险车道的坡度角大,对应的制动坡床长度小;坡度角小,对应的制动坡床长度大.一般情况下,坡度角不大于15°,制动坡床长度为100m左右.当然,有的避险车道的坡度角和制动坡床长度视实际地形而设计.

试题设计为了减少繁杂数学运算的干扰,突出对考生构建模型、分析推理、科学论证等科学思维以及科学态度的考查,对于坡度角θ,由于θ较小,取cosθ=1, sinθ=0.1,既降低计算难度又比较符合实情.另外,货车的车速为23 m/s(83 km/h),符合交通法中规定的在山区高速公路上行驶的车速.试题的设问具有一定的梯度和区分度,第(1)问主要考查受力分析和牛顿第二定律,分析计算没有难度.第(2)问物理过程相对复杂,对考生的能力要求提高了,解题的关键是将实际问题进行抽象,通过分析推理建立物理模型,即“平板-滑块”模型,在正确画出货物、货车和制动坡床之间相对运动示意图后,运用运动学规律列式求解.试题的这种设置,即使有的考生得不到满分,但也不至于完全失分.因此,试题对全体考生有较好的区分度,体现了考试的选拨功能.

教学启示 近几年的高考试题,已经渗透新课程理念,在注重基础的同时,注重物理知识在生产生活和科学技术中应用的考查,以及对考生学科核心素养的考查.例如:2016年全国卷Ⅰ第15题(质谱仪)、第22题(热敏电阻控制的报警系统);全国卷Ⅱ第22题(法拉第圆盘发电机);天津卷第10题(跳台滑雪);浙江卷第17题(身高体重测量仪)、第20题(赛车场);等等.这些试题大多来源于生活实际和新科技背景,但又紧扣教材内容和《考试大纲》要求,考查的是基础知识、基本技能和基本方法,只是在基础知识上有新的变化和创新,体现了“强调能力考查,引导回归教材”的命题思想.所以,高三教学与复习要关注教材、回归教材,避免陷入题海战术之中.同时,关注最新科技前沿,注重物理与生活的结合,在充分利用教材中生活元素的基础上,联系与物理知识相关的生活场景,通过生活实例的引入,使学生在学习的过程中,加强对物理知识的理解,提高科学素养和解决实际问题的能力.

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