关键词:
高中物理
平面几何
电磁学
试题命制
摘要:
一个国家软实力的发展是从基础教育开始的。物理作为基础教育中必不可少的一门科学学科,它的发展奠定了国家软实力的发展。每一门学科的学习要求及内容都由课程标准来决定,而课程标准是制定高考考纲的参考依据。在考纲的指引下,通过高考来选拔国家的优秀人才。电磁学是高中物理学课标和考纲中的核心内容,也是考核中的重点,因此对电磁学题目的研究非常有必要。本文首先通过对近五年高中物理高考考纲和高考试题的比较分析发现,物理高考两道计算题中的一道题必然是电磁学的题目,而且分值很重。通过对高中物理电磁学知识点部分的归纳总结发现,每一年电磁学的考查范围均是同样的37个知识点,从未变化;只有三个知识点的考查要求发生了改变。由此便可以锁定电磁学知识的考试内容及要求。本文通过对2013年-2017年全国各省物理高考计算题的分值,题型和考点统计分析。总结出电磁学试题当中的常考物理知识点有:带电粒子在匀强电场、匀强磁场中的运动,动能定理和功能关系,圆周运动,电磁感应定律等。电磁学试题当中的常考数学知识点有三角函数关系,平面几何中的圆、直线、抛物线、三角形、图像、一元二次方程、数列等。通过分析还发现带电粒子在电磁学计算题中出现的平均几率高达63%,平均每年带电粒子型分值占电磁学计算题分值的87.6%。换而言之,只要考电磁学计算题,极有可能考查带电粒子型。因此本文接下来就把焦点聚集在对带电粒子型题目的研究与编制上。通过参考大量文献,本文最终根据带电粒子存在于不同的场环境把带电粒子在磁场中运动型题目分成四大类,即:带电粒子在电场中的运动、带电粒子在磁场中的运动、带电粒子在电磁场中的运动、带电粒子在电场磁场重力场三种场共存时的运动。本文具体总结分析这四类题目考查的物理与数学知识点,找到了解决这类物理问题的核心数学思想和方法,就是数学中的平面几何问题在具体物理模型中的应用,研究发现主要有如下4中常见类型:1.带电粒子在磁场中的圆周运动和在电场中的直线运动引伸出平面几何中直线与曲线,直线与圆、圆与圆的几何关系,通过几何关系找到粒子运动的圆心,画出运动轨迹来解答问题。2.分析和总结了带电粒子在有界场中运动的临界问题。3.带电粒子的外场中运动,路径成比例变化的数列问题。4.带电粒子在外场作用下,运动相同位移的多路径问题。以上研究深刻体现出平面几何的几何关系在物理模型求解和构造中的数学思想。该数学思想为原创性的编制试题提供了一种有效的方法和手段。这也是本文的创新之处。本文根据上述数学思想,应用数学模型法原创性的编制了5道试题范例。这5道试题的类型分别是:关于应用数列解决运动轨迹的自编试题范例;关于抛物线的自编试题范例;关于运动轨迹临界问题的自编试题范例;圆与圆的关系的自编试题范例;三角形与圆的关系的自编试题范例。本文归纳性的挖掘出带电粒子在外场中的运动规律的深刻数学内涵,通过该数学内涵来构造物理模型,为原创性的编制该类型的试题提供了一种有效的思路和方法。