新课程理念下高考物理专题复习设计的探讨.doc

新课程理念下高考物理专题复习设计的探讨
———以高考物理试题“材料性质”命题为例
冷文义
江西省九江市同文中学(332000)
近代物理学推动了信息技术、新材料技术、新能源技术、航空航天技术、生物技术等的迅速发展,继而推动了人类社会的变化。材料是人类用来制造机器、构件、器件和其它产品的物质,是人类赖以生存和发展的物质基础。“了解材料科学技术的有关知识及应用,体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响”已成为高中物理新课程的重要目标之一。因此,本文从材料性质的角度,结合高中物理新课程的理念,对高考物理的专题复习设计谈谈个人的经验。
一、材料的电学性质
在2009年普通高等学校招生统一考试中,理科综合能力测试试卷(Ⅰ)中有如下一道物理试题。
24.(15分)材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0(1+αt),其中α称为电阻温度系数,ρ0是材料在t=0℃时的电阻率。在一定的温度范围内α是与温度无关的常量。金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温数系数。利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。已知:在0℃时,×10 –8 Ω•m,×10 -5Ω•m;在0℃附近时,×10 –3 ℃-1,碳的电阻温度系数为-×10-4℃-1。 m的导体,要求其电阻在0℃附近不随温度变化,求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)。
解析:设所需碳棒的长度为,电阻率为,电阻为,电阻温度系数为;铜棒的长度为,电阻率为,电阻为,电阻温度系数为。根据题意有:,,式中、分别为碳和铜在0℃时的电阻率。则有:,,式中为碳棒与铜棒的横截面积。
碳棒与铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为:,
,式中,联立以上各式得:。要使不随变化,此式中的系数必须为零。即:=0。可得,代入数据解得
此题巧妙利用具有正负温度系数材料的互补性,制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻,将电阻与电阻定律、电阻率与温度的关系及串联电路等知识贯穿于其中。从江西省对190000份抽样试卷的分析中得出,,,(如从抽样卷中去除零分者,、),%。本题的得分比教师预想的要低得多。由于新课程强调“通过实验探究决定导线电阻的因素,知道电阻定律。”虽然《标准》没有明确要求金属导体的电阻率与温度的关系,但通过《标准》的活动建议可以知道,应通过实验使学生认识到导体的电阻率与温度有关,可适当了解一些导体的热敏特性、超导现象和超导材料等,并了解其在生活和科技中的应用。在高考专题复习时,教师应让学生知道电阻与材料、长度以及横截面积的定量关系,知道电阻定律及其表达式;要在实验探究过程中了解导体电阻率的概念,知道常见金属导体电阻率的大小的排序。
二、材料的力学性质
在2001年普通高等学校招生统一考试中,天津市和江西省物理试卷中有如下一道物理试题。
8.(4分)惯性制导已广泛应用于弹道式导弹工程中。这个系统的重要元件之一是加速度计。加速度计的构造原理的示意图如图所示:沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套