物理STS试题的题型及实例分析，本文主要内容关键词为：题型论文,实例论文,试题论文,物理论文,STS论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
STS是英文SCIENCE TECHNOLOGY SOCIETY的缩写.STS教育是以科学、技术、社会的相互关系为侧重点组织教材，实施教育的科学教育.近年来，STS教育思想得到了世界范围的广泛重视.这一教育理论的基本特点是：重视科学知识在社会生产和生活中的应用，强调基本理论的实用性和社会价值，强调教学内容要现代化、社会化，注重学生从实际问题出发进行研究学习.显然，这与当今我国大力推崇并全面实施的素质教育是相一致的，也是物理教学改革努力的方向.面向21世纪的中学物理教育，“应以物理学的知识体系为载体，以创新精神和实践能力为重点，以提高学生的科学素质为目标，通过强化物理知识的形成过程和应用过程，认识科学、技术、社会的紧密联系，体验、认识和运用科学研究的过程和方法，进而激发学生学习物理的兴趣”.
随着STS教育的深入进行，对STS试题的研究就显得非常重要了.近年来，有关STS的试题在各级的物理考试中占据了重要的地位，其分值呈逐年上升的趋势，现就物理中的STS试题的题型做一浅析.
一、知识介绍型
科学技术研究的新成果、新产品、新信息层出不穷.将这些内容设计成有关的物理试题加以介绍，在进行解答时，看到所学的物理知识和科学、技术紧密联系.这有利于学生开阔视野，激发学习物理的兴趣.
[例1]1999年11月20日，我国发射了“神舟号”载人飞船，次日载人舱着陆，实验获得成功，载人舱在将着陆之前，由于空气阻力作用有一段匀速下落过程，若空气阻力与速度的平方成正比，比例系数为k，载人舱的质量为m，则此过程载人舱的速度为________.
解析 “神舟号”的成功发射、运行和着陆标志着我国载人航天工程试验首次飞行取得了圆满成功.表明我国载人航天工程技术日臻成熟，为最终实现载人飞行迈出了可喜的一步，奠定了坚实基础.载人航天工程是庞大而复杂的系统工程，物理学在这项工程中有着广泛应用.“神舟号”匀速下落过程中，空气阻力f=kv[2]，这时f=mg，即kv[2]=mg，解得此过程飞船速度
用学生非常熟悉的力的平衡知识把“神舟号”载人飞船着陆时的速度求出来了.用载人航天工程等高科技的有关内容设计物理问题能引起学生的极大兴趣，产生强烈的求知欲望.
知识介绍型的STS物理试题通常和高科技、新信息甚至和诺贝尔奖相联系，给人造成很大的心理压力，使之望而生畏.其实，从知识的角度看，其用意仍在于考查学生“双基”的掌握程度，属基础题.
二、自然现象型
解释自然现象是学习物理必须重视的一个问题.如果能设计出新颖、有趣、独特的有关自然现象的题目，必能使物理学习和自然社会更加接近，更加密切.
[例2]假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到日出时刻与实际存在大气的情况相比.①将提前；②将延后；③在某些地区将提前，在另一些地区将延后；④不变.
解析 “日出东方红胜火”，日出是一天新生活的开始，有谁不为旭日东升的魂丽和壮观所陶醉.本题用了一个大胆的假设，地球周围无大气层时看日出.此题文字简洁，自然现象熟知，但物理条件隐含.经分析，这是一道考察光线在不均介质中发生折射的题.由几何光学可知，有大气层时，由于地表大气层不均匀，大气折射后向下弯曲，如图1所示，地球上观察者看到日出的太阳要比实际位置高，也就是当太阳还在地平线以下时就可以看到太阳的像，而没有大气层时，太阳光线沿直线传播，当太阳在地平线以下时是看不到太阳的，故有大气层时可提前看到日出.应选②.
自然现象型的STS物理试题和大自然中的物理现象紧紧地联系在一起.需要学生热爱自然、观察自然并和平时所学的物理知识联系起来，合理想象，才能对其做出解释.
三、日常生活型
物理和日常生活是紧密联系在一起，日常生活、工作中碰到的很多问题都可以用物理知识加以解释，这样做才能还物理于本来面目，使物理学习和社会、生活紧紧地联系在一起.
[例3]如图2所示是4种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡都相同，且都是“220V 40W”.当灯泡的功率都调到20W时，哪种台灯消耗的功率最小？
解析 电能是最干净，使用最方便的能源，电能在使用中同样存在提高效率，节省电能的问题.用学生经常使用的、非常熟悉的台灯设计出物理问题，感到物理就在我们身边.220V 40W的台灯功率调到20W时，灯两端的电压下降，而电源电压仍为220V，利用固定电阻，滑动变阻器串联降压或分压时，电阻上都会消耗电能，只有理想变压器能改变交流电的电压，又不损耗电能，无疑应选C图.
日常生活型的STS物理试题大量存在，它要求学生在日常生活中学习物理、研究物理.通过解答日常生活型的STS物理试题定能培养学生实际解决问题的能力.追求生活的乐趣和质量.
四、实际应用型
以工业生产、生活作为物理背景提出问题，并征求解决问题的方法，是实际应用形试题的特点.这类题的宗旨在考查学生结合实际，灵活应用知识的能力.
[例4]A、B两地间铺有通讯电缆，长为L，它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成，通常称为双线电缆.在电缆的某处绝缘保护层损坏，导致两导线之间漏电，相当于该处电缆的两导线之间接了一个电阻，检查人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置：①令B端的双线断开，在A处测出双线两端的电阻R[，A]；②令A端的双线断开，在B处测出双线两端的电阻R[，B]；③在A端双线间加一已知电压U[，A]，在B端用内阻很大的电压表测出两线间的电压U[，B].试由以上测量结果确定损坏处的位置.
解析 该技术问题可转换为如图3所示的电路，设漏电处电阻为R，漏电处距A端为x，并设双线电缆每单位长的电阻为r.
由题意：R[，A]=R+xr（1）
R[，B]=R+（L-x）r（2）
由于在B端是用内阻很大的电压表来测两线间的电压U[，B]，所以，可以认为U[，B]即为R两端电压，由分压原理：
五、信息迁移型
这类试题的特点是，在题中设置某种新情景，提出新问题或临时交待某些学生在中学没学过的新信息，要求学生将这些新知识与已有知识进行类比，然后向题设的情景中迁移.
[例5]天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度（称为退行速度）越大；也就是说，宇宙在膨胀，不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正经，即v=Hr.
式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观测得出.为了解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的，假设大爆炸后各星球即以不同的速度向外匀速运动，并设想一下我们就位于其中心，则速度越大的星体距离我们越远，这一结果与上述天文观测一致，由上述理论和观测结果可估算宇宙的年令T，其计算式为T=________.根据近期观察，哈勃常数H=3·10[-2]m/s·光年，其中光年是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年龄为________年.
解析 题中宇宙的起源理论，源自本世纪30年代美国天文学家哈勃的“红移现象”学说（即几乎所有远处的恒星都离我们越来越远），这种全新的宇宙起源理论正被越来越多科学家所证实，本题是一道信息题，通过阅读从庞大的题目中获取最有用的信息“假设大爆炸后各星球以不同的速度向外匀速运动”，确定本题是一个匀速直线运动的模型，宇宙年令即为宇宙的半径r与星体的最大速度v的比值，亦即T=r/v=1/H.将光年转化为3·10[8]m/s·1年，并代入上式解得：
T=（3·10[8]）/（3·10[-2]）年=1×10[10]年.
我们生活在信息时代，每天都在获取和使用大量的信息.因此，在物理教学中让学生体验信息的获取、加工、迁移、使用过程是非常重要的.信息迁移型的STS物理试题为培养学生信息加工和处理能力提供了练习的机会.
六、实例评析型
通过实例要求学生运用物理知识评析实例中列举的条件、数据、结论的合理性或产生偏差的原因，从而做出判断.
[例6]在某市区内，一辆小汽车在平直的公路上以速度v[，A]向东匀速行驶，一位观光旅客正由南向北从斑马线上横过马路，汽车司机发现前面有危险（旅客正在D处），经0.7s作出反应，紧急刹车，但仍将正步行至B处的游客撞伤，该汽车在C处停下.为了清晰了解事故现场，现以图4示之：
为了判断汽车司机是否超速行驶，警方以法定最高速度v[，m]=14.0m/s行驶在同一马路的地段，在肇事汽车的起始制动点A处紧急刹车，经过14.0m后停下来，在事故现场测得s[，AB]=17.5m，s[，BC]x=14.0m，s[，BD]=2.6m.问：
①该肇事汽车的初速度v[，A]是多少？
②游客横过马路的速度v[，人]是多大？
解析 在进行判断时，因为警车的行驶条件与肇事汽车的行驶条件完全相同，可认为二者刹车时的加速度大小相同.根据匀变速直线运动的关系式v[2][，t]-v[2][，0]=2as，可得：
以警车为研究地象：v[2][，m]=2as（1）
通过计算可知，肇事汽车之所以肇事是因为超速行驶了.实例评析型的STS物理试题立意新，物理条件隐蔽，确有一定的难度.要求学生从实际出发，全面分析考虑，做出合理的假设.这样确能有效地培养学生分析、判断和解决问题的能力，是STS物理试题中的好题型，值得研究.
七、数据计算型
这类题以科技、生活实际问题为载体，要求考生结合题给数据将物理转化为数学问题.
[例7]自然界中的物体由于有一定的温度、会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射.热辐射具有如下特点：①辐射的能量中包含各种波长的电磁波；②物体的温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；③在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同.
处于一定温度的物体在向外辐射电磁波的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变.若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100％地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体.单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P[，0]=kT[4]，其中常量k=5.67×10[-8]W/m[2]·K[4].在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体，有关数据及数学公式：太阳半径R=696000km，太阳表面温度T=5770K，火星半径r=3395km，球面积S=4πR[2]，其中R为球半径.求：
①每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？
②火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为πr[2]（r为火星半径）的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其它天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度.
解析 尽管此题的文字叙述很长，干扰信息较多，有一种不知所措之感.其实本题只要从所问出发，提炼出有用的信息，建立数学模型题进行计算，问题便迎刃而解.①由题意可知从太阳表面辐射的能量等于太阳单位时间内从单位面积辐射的能量×太阳表面积×辐射时间，即W=（kT[4]）（4πR[2]）t，代入数据得W=1.38×10[3]J②设火星表面温度为T[，1]，太阳到火星距离为d，火星（黑体）处于平衡状态时，能量不变，温度T[，1]不变，是因为它向外辐射的能量等于太阳辐射给它的能量，即
数据计算型的STS试题要求学生从物理问题的实际出发，有效地把物理问题转化为数学问题，建立起数学模型.这有利于培养学生应用数学知识解决物理问题的能力.
结合自然、生活、科研等实际设计物理STS试题，其题型的分类是相对的，它们互相包容，共同构建成物理STS试题的大厦，而且随着科学、技术、社会的发展物理STS试题的形式也要发展.STS物理试题的共同特点是：立意新、物理条件隐蔽.要求考生对试题所展示的实际情景，进行分析判断，弄清物理情景，抽象出物理模型，然后运用相应的物理知识和物理规律进行解答.这不仅考查学生分析问题、解决问题的能力，更能检验出学生抽象思维的能力和理论联系实际的能力.