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如何评价 2021 全国卷高考物理「五十个减速带」为背景的解答题?

回答
2021 全国卷物理:那“五十个减速带”的深思熟虑,与“人”的印记

2021年的全国卷高考物理,那道以“五十个减速带”为背景的解答题,无疑成为了当年物理试卷上的一道亮点,也引发了广泛的讨论。与其说是“一道题”,不如说它更像是一个精心设计的“物理情境”,考验的不仅仅是学生僵化的公式套用,更是他们对物理规律的理解、分析问题的能力,以及将抽象概念应用于实际场景的智慧。

情境的巧妙:从“减速带”到“物理世界”

首先,我们得承认这个题目的“出圈”之处就在于它的贴近生活。减速带,这个我们日常生活中再熟悉不过的路面设施,突然被搬进了高考物理的考场,这本身就足够让人眼前一亮。它打破了传统物理题目中常见的“小球”、“斜面”、“匀速直线运动”等相对静态或理想化的模型,引入了一个更具动态性、周期性、且包含非理想因素的真实场景。

“五十个减速带”,这个数字看似随意,实则暗藏玄机。它暗示了一个多次重复的过程,这为考察学生对能量转化、动量变化、摩擦力做功等知识点的理解提供了绝佳的平台。在一个减速带上,车辆会经历加速(弹起后)、减速(下落)、再加速(接触地面)、减速(通过减速带)等一系列过程。而“五十个”则意味着这种过程会累积效应,比如能量的损失,速度的衰减。

考查能力的层次:不止于解题,更在于建模

这道题的精彩之处,恰恰在于它并非简单地计算某一个减速带通过时的速度变化,而是要求学生建立一个模型来描述车辆通过一系列减速带后的整体运动状态。这需要学生具备以下几个层面的能力:

物理模型的构建能力: 学生需要从“减速带”这个宏观现象中,抽象出物理模型。例如,将车辆视为一个质点,将减速带的弹起和下落过程简化为某种力的作用(例如,近似为简谐振动或弹簧振子模型),或者更粗暴地理解为一种冲击模型,涉及动量守恒或动量定理的应用。同时,也要考虑到减速带可能造成的能量损失,这通常与摩擦力、空气阻力等非保守力有关。
物理规律的理解和迁移能力: 题目中涉及的物理量,如速度、加速度、动量、能量(动能、势能)、冲量、功等,都可能需要被运用。更重要的是,学生需要理解这些规律在非匀速、非匀加速运动中的适用性。例如,动量定理在每个减速带的冲击过程都是适用的,能量守恒在每次弹起和下落过程中(考虑非保守力)则需要加入功的形式。
数学处理能力: 面对“五十个”这个数量,直接逐个计算显然不现实。这必然要求学生寻找规律性,利用递推关系或数列求和的方法来解决问题。例如,如果每次通过减速带导致速度衰减的比例是恒定的,那么就可以构建一个等比数列来描述速度的变化。或者,如果每次通过减速带损失的能量是恒定的,那么也可以建立能量的递推关系。
信息提取和辨别能力: 题目中可能会包含一些“干扰信息”或者需要学生自己去假设和简化的条件。例如,车辆的质量、减速带的形状、弹性系数(如果采用模型)、摩擦系数等,这些信息可能没有直接给出,需要学生根据物理常识进行合理的假设,或者题目本身就会引导学生做出一些近似处理。

评价:一次成功的“情境创新”,对教学的启示

我认为,这道“五十个减速带”的题目,是一次非常成功的情境创新。它具有以下几个优点:

1. 打破了刻板印象,激发了学习兴趣: 将枯燥的物理概念与生活经验联系起来,让学生感到物理就在身边,能够有效提升学习的主动性和积极性。
2. 考查了更高阶的能力: 它不是简单的“套公式”,而是考察学生将物理知识应用于解决实际问题的能力,这正是新课标所倡导的。
3. 引导了科学思维方式: 解决这类问题,必然要求学生学会简化问题、建立模型、寻找规律、进行估算和推理,这些都是重要的科学思维方法。
4. 体现了“物理学”的本质: 物理学不仅仅是知识的堆砌,更是认识世界、改造世界的一种方式。这类题目让学生体会到物理学的应用价值和魅力。

当然,对于一些基础相对薄弱的学生来说,这道题的难度可能确实不小。这也在一定程度上反映了我们当前物理教学中,在模型建构能力和数学素养的培养上,还需要进一步加强。

“人”的印记:是出题人的智慧,也是考生的挑战

这道题的背后,是出题人的深思熟虑。他们显然不仅仅是想考查学生对某个孤立知识点的掌握,而是想看到学生如何去理解和处理一个复杂的物理过程。这种设计,更像是在“设计一个情境”,看学生能否在这个情境中“玩转”物理。

同时,这道题也充满了“人”的印记。

是出题人对生活现象的敏锐观察: 谁能想到,看似普通的减速带,也能成为高考物理的考题?这体现了出题人对生活细节的关注,以及将科学思想融入日常的智慧。
是考生的“应试”智慧: 面对这样的题目,考生需要快速做出判断,选择合适的物理模型和计算方法。有些人可能会想到用牛顿第二定律和动量定理,有些人可能会尝试建立一个能量损失的模型,而有些人则可能在不知道如何入手时,尝试进行一些近似和估算。
是可能存在的“遗憾”: 任何一道题目都可能存在争议。比如,对于减速带的具体形状、车辆的结构(例如,减震器的作用),不同的理解可能会导致不同的解题思路,甚至结果上的细微差异。这恰恰也反映了真实世界模型的复杂性,以及在教学和考试中如何进行“合理简化”的挑战。

总而言之,2021年全国卷物理的“五十个减速带”题目,是一道有深度、有温度、有启发性的好题。它以一种新颖有趣的方式,展现了物理学的魅力,也为我们未来的物理教学提供了宝贵的思考方向:如何让物理更贴近生活,如何培养学生更全面的物理素养,以及如何让考试真正成为衡量学生综合能力的有效工具。这不仅仅是关于“减速带”的计算,更是关于如何用物理的眼睛去观察和理解我们身边的世界。

网友意见

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之前我曾写过一篇回答:“怎样才能教好中学物理?”,里面有两段是这么说的:

韩愈有云:“师者,所以传道受业解惑也。”在物理教学中,私以为这三者可以引申理解为:“传授道理,让学生明白物理学的思想和研究方式,以及物理学的进展和现代物理广阔的天地”、“让学生了解基础概念和物理公式,熟练解题技巧”,以及“解答学生的疑难问题”。
到了高中阶段,这种传道的工作就更为重要了。因为这有可能直接和“受业”联系在一起。很多学生觉得高中物理很难,考试时经常分数惨烈,事实上就和高中物理逻辑链条缺失有很大关系。

这个回答大家也可以看看:

评论区很多所谓的物理教师,自诩教学经验丰富,说的头头是道,无一不认为只有“受业”是最重要的,所谓的“传道”只是老师在秀,学生也不会听,是对物理教学的误导。对于这类老师,我不想与其争论,评论区草草和事了事,但是这次高考成绩出来,所有班里面做不对这道题的人,物理老师都负有不可推卸的责任。照本宣科地讲解,只知道看什么课标、十年真题,老师固然轻松了,耽误的却是学生的一辈子。高考一分尚且弥足珍贵,十二分的大题全军覆没,照本宣科不思进取的教学工作者看到学生的眼泪,不知是否对得起自己的良心。

闲话不说先来评价一下这道物理题:给个定性,那就是简单到不该出现在高考卷子上的初中题。我把这道题拿给我教过的几个会动能表达式的初中学生,没一个做不出来的。高考考场上,两分钟写不出来,要么是过于紧张心态失衡了,要么就是老师的教学太过失败,最后一种可能就是你根本就没有花任何心思去学最基本的物理。

拿到题目首先半分钟读题,通过三十个减速带后平均速度不变了,很显然说明能量达到平衡,每两个减速带间空隙的重力势能平衡减速带上损失的能量,根本用不着列什么加速度公式,初中生都能直接一步写出来:

第二问也是一样,先算路程,被第一个减速带打一下路程是 ,第三十个就是 。类比推理,很好看出总路程。然后总机械能损失为 ,第三十个减速带打完了动能 。这个 和被50个减速带打完后是一样的,因为30个之后就平衡了,所以:

然后能量守恒:

平均损失机械能:

立马就算出来第二问。

第三问更简单,直接 就结束了。十二分一个大题就考个能量守恒简直就是送分题,考场上这种题丢分不是物理老师的问题那就是语文老师的问题了。

我在之前的回答中屡次说过现今很多物理教学工作者的不良习惯,就是只呆在舒适区里讲自己熟悉的那点公式,这些公式怎么来的、适用条件是什么一概讲不清楚。比如说,课本上的动能定理可是匀加速运动推导出来的,那么非匀加速运动能不能用动能定理?这个问题你不清楚,遇到减速带这个题你是不是白丢送给你的分数?万有引力做功为什么与路径无关?非匀速圆周运动向心力公式为什么还是对的?种种这些问题,老师讲不清楚,学生就不会彻底理解,不能彻底理解,考试题型稍微变一变你就要写错。让学生彻底理解这些定律难不难?难。因为学生根本没有基本的微积分素养。但是作为老师你就要迎难而上,而不是把问题留给学生。老师在教研室痛苦挣扎总比你学生在考场上痛哭流涕强。高中课本的物理体系根本就不完善,很多东西都是讲的一知半解,这就是很多同学认为物理最难、考出来物理每次都是理综失分最多科目的原因。学生根本就不理解这些公式严格的逻辑体系,考场上只能胡套乱套一气,稍微出个创新题能做出来才见鬼。

很多老师甚至大言不惭地说高中物理和大学物理就不是一个物理,我倒想问问,物理只有一个,大学物理是物理,那你教的高中物理是什么?民科理论么?当然我并不是让老师在课堂上上去拿着普物课本大讲大学物理,那确实就是在作秀,学生也听不懂,误人子弟。老师真正应该做的是如何让学生在有限的数学基础上帮助学生补全高中物理缺失的逻辑链条,让学生深入理解每一个物理公式背后的意义和适用条件,这样遇到高考才能不慌不忙。不知道大家发现了没有,现在每一次高考考出来,学生都在喊难喊怪,这说明什么?说明考试每年在寻求创新,而大多数老师的教学思路和方法早就落伍了。17年生物出个那么简单的设计实验难倒一大片,万一之后物理也出个类似的设计实验,多少同学又要梦碎考场呢?让学生真正学懂物理,而不是乱套公式题海战术,舒服的是学生,受罪的是老师。很多老师安逸惯了不想受罪,我这么一说良心上又不安,当然想骂我了,但我不怕,我还是要说,因为学生的前途最重要。

很多老师还认为“不会高等数学”和“补全高中物理逻辑链条”是不可能同时存在的,那其实作为老师你应该好好学习一下了。举个很简单的例子:平方反比律推开普勒定律可不是一定要什么微分方程比耐公式,中学平面几何就可以,这种初等方法多少物理老师会的?洛伦兹变换也不需要微积分好像,多少物理老师给你多加个线性假设你自己还独立推不出来的?

让学生生搬硬套容易,让学生理解难。但是难题不在课堂上攻克,考场上你就是堵死了学生改变命运的路啊。一两分倒还轻巧,十二分足以改变学生的一生。当学生考完出来看着标准答案,考试冥思苦想一个字也写不上的题目答案居然只是简简单单几个公式,恐怕他们只会捶胸顿足埋怨自己,作为老师,你甚至还能用惋惜的语气对着学生说两句:“这么简单的东西你怎么就没想到呢?”但是让学生想不到这些东西的恰恰是老师你啊,我教的学生如果被这道题“堵住了走出大山的路”,我会夜不能寐,寝食难安。又有多少老师在面对痛哭流涕的学生和家长后,夜深人静时能有哪怕一丝悔意,和一丝进取改革的决心呢?

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