物理信息提供问题的实例分析_物理论文

物理信息给予题例析,本文主要内容关键词为:物理论文,信息论文,题例析论文,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。

一、信息给予题的特点及一般解题方法

信息给予题是一种新情景(或背景)试题,它的题干以日常生活、生产及现代科技中的某个事件、问题为情景提供一些信息,让学生通过阅读、理解、思考和分析从中筛选出相关的信息,把实际问题抽象为物理过程,建立物理模型,然后应用题干中的相关信息去解决问题.而信息的载体具有多样化,可以是公式、文字、图样、表格和函数图象等等.

信息给予题的最大特点是相关性、隐蔽性和迁移性,即试题中的问题与什么物理知识发生联系,应该应用什么物理规律,采用什么物理模型解决问题,不是一目了然.被测试者只有深化、活化对物理概念、规律的理解,建构比较完整的有机的物理知识体系,了解解题的一般方法,另外除了具备一般的能力外,更应具备阅读分析能力,一定的洞察力及迁移应用能力.因此,信息给予题靠“题海”解决不了问题,因为它立足于被测试者对物理知识的系统掌握及具备多种能力的基础上,它特别能反映出被测试者的素质.

信息给予题分两类,一类是提供“新知”型,最典型的是上海市2000年高考卷第24题,以“黑体辐射”为背景,提供新的知识,并要求以此解决题目中给定的问题,另一类是建筑在学生已学的物理知识基础上,以日常生活、生产及现代科技为背景的信息给予题.

解信息给予题的一般流程:

解信息给予题由四步组成,第一步信息处理,包括丢弃跟问题无关的干扰信息,找到有用的信息,并使之跟物理知识发生联系;第二步是把题目中的日常生活、生产或现代科技背景抽去,纯化为物理过程;第三步为确定解题方法或建立解题模型;第四步列式求解,其中第一、第二两步是解信息题特有的,也是解信息题成败的关键,完成了这两步即实现了把信息题转化为“传统题”,也就走上了熟路.

二、例题分析及欣赏

[例1]如图1(a)所示.是人造地球卫星两条轨道示意图.其中a是地球同步卫星的轨道,b是极地卫星的轨道(轨道平面与赤道所在平面垂直).2001年4月1日,美国一架军用侦察机在我国空域侦察飞行时,将我一架战斗机撞毁,导致飞行员牺牲,并非法降落在我国海南岛,激起我国人民的极大愤慨.图1(b)是在海南岛上空拍摄的停在海南陵水机场美机的情形.假如此照片是图(a)所示中的两种卫星之一拍摄的,则拍摄此照片的卫星是哪一颗?简要说明你的判断理由?

解析:同步卫星由于到不了海南上空(海南不在亦道上),因此无法完成拍摄任务,极地卫星虽然一直在两极上的固定圆或椭圆轨道上运行,但由于地球绕通过两极的地轴自转,因此,极地卫星有机会到达海南上空,并完成拍摄任务.

点评:本题用到的物理知识虽然十分简单,但它对能力的要求却不低.分析本题的关键在于找到物理知识与有用信息的联结点.本题中卫星拍机场照是一个高技术问题,但谜底揭开后,发现用到的物理知识却是如此的“朴素”,这种把“高起点,低落点”、“低知识,高能力”有机结合到同一题目之中,可谓绝妙!

另外,做了本题后,对学生的影响却不小,它能激发出学生的兴趣点和求知欲.就是笔者接触到本题后,也对卫星发生了新的兴趣,急于了解卫星的种类及其轨道、功能,并马上去查阅有关资料,查到本题中的极地卫星乃常常听到的间谍卫星.

[例2]玻璃生产线上,宽9m的成型玻璃以2m/s的速度连续不断地向前进.在切割工序处.金刚钻的切割刀速度为10m/s,为了使割下的玻璃板都成规定尺寸的矩形,金刚钻割刀的轨道应如何控制?切割一次的时间多长?

解析:本题没有干扰信息,每个信息均为相关信息,因此,本题关键是如何把这一生产中的问题抽象为一个物理过程.

要把玻璃切割成矩形.则割刀在玻璃上走的路线应为垂直侧面,即割刀的运动由相对玻璃的运动(相对运动)和跟玻璃一起前进的运动(牵连运动)组成,割刀运动轨道亦即合运动径迹,如图2.因此,这个生产中的问题就抽象为运动的合成问题.

点评:学生在解题的同时,知道或掌握了一个生产中的实际问题,其成就感比解十道小船过河的题目来得强烈得多,它使学生认识到物理是一门十分有用的学科,能激发其学习物理的兴趣.另外,由于这种鲜活背景,使学生对所学的物理知识的认识、理解也就更加深刻!

[例3]长江是我国的第一大河,长江全长sm,源头海拔hm,全年平均水流量为Qm[3]/s,长江水不但滋润了两岸,令长江流域美丽富饶,另外,长江还蕴藏着丰富的水力资源,假定不考虑从支流并入长江及途中损失的水量,则长江蕴藏的水力资源为多少瓦特?

解析:长江的水能为机械能(势能),求蕴藏的水能功率,即为求单位时间有多少水能可以转化为其他形式的能(如电能),亦即单位时间有多少水从上游流到入海口,而这几乎无法知道,但由于源头每秒流出水量为Q,同时在入海口每秒入海水量也为Q,相当于每秒有Q的水量从源头流到入海口(物理解题模型),则h、Q为相关信息,S为干扰信息,长江蕴藏水能功率为:

其中ρ为水的密度,若能查到以上有关数据(Q、h),即可得到功率实际数值.

点评:这题其实是一种“情报分析”工作,这在国土资源调查,收集经济情报中常用.一个人平时接触到的资料、信息很多,若善于分析这些信息,就能读出这些信息背后的更多东西,这类题比“水槽+水管”为情景的物理题,对学生的启发意义要大得多!同时这也是一个很好的研究性课程的课题——调查家乡小河蕴藏的水力资源.

三、小结

1.解信息给予题的基本流程分四步,但每一题目的侧重却不同,例1的关键在第一步:有效信息与物理知识的关联;例2的关键在第二步;抽象为物理过程;例3的关键在第三步,建立物理模型.

2.有人担心信息给予题的要求太高,是否又会新增加学生的负担或走入新的歧途.这个担心我认为没有必要,从这些例题可以看出,信息给予题的难度或侧重点还是非常容易控制的.因此,信息给予题是非常具有生命力的,它也许是破“题海”的秘方.

3.不能忽视信息给予题的题外功能,即它对解题者会产生题目以外的各种积极影响,这也值得我们注意或进一步探讨.

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