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2014年北京高考物理試題特點(diǎn)
一、考題點(diǎn)評(píng)
在拿到今年北京的理綜物理試卷并粗略看過(guò)后，不少物理教師的感覺(jué)是：難度適中，乏善可陳。選擇題里，熱學(xué)概念、近代物理、振動(dòng)與波的圖像及光學(xué)每年必考，今年果然又如期而至;而另四題考察的電場(chǎng)線等勢(shì)面、洛倫茲力、超失重問(wèn)題和伽利略斜坡實(shí)驗(yàn)都是老生常談，貌似平淡無(wú)奇;實(shí)驗(yàn)題只考了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，考的是伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，難度有，但考生平時(shí)練得也多，除最后一空?qǐng)D像以外都十分常規(guī)，新意欠佳;計(jì)算大題的內(nèi)容也與考前預(yù)期完全相符：22題北京真題和�？碱}中常見(jiàn)的三段運(yùn)動(dòng)，難度合理，容易上手;23題考查萬(wàn)有引力比較出乎意料，但整體難度平和。最后一問(wèn)的本質(zhì)是比例問(wèn)題，問(wèn)法較為新穎，但計(jì)算量并不大;而24題竟選用了與今年西城一模壓軸題完全一致的電磁感應(yīng)單桿模型，連圖都長(zhǎng)得一樣，讓他十分訝異。匆匆一瞥，發(fā)現(xiàn)設(shè)問(wèn)的思路也與預(yù)期中的原理解讀和微觀受力推導(dǎo)相一致，而這種設(shè)計(jì)也很明顯在向2013年24題致敬。因此在剛拿到這份試卷的一小段時(shí)間里，夏夢(mèng)迪曾認(rèn)為，一份難度平和、平淡無(wú)奇、拼湊而成而又另人失望的考題又誕生了。
但與許多事物一樣，今年的物理試題的表象是具有強(qiáng)烈欺騙性的。在靜下心來(lái)仔細(xì)思考并逐題解析之后，他有種山窮水復(fù)疑無(wú)路，柳暗花明又一村的感覺(jué)，認(rèn)為自己開(kāi)始的判斷或許需經(jīng)再度推敲。選擇題波瀾不驚的背后似乎潛藏著一個(gè)個(gè)門(mén)檻和陷阱，在看似常規(guī)的實(shí)驗(yàn)題里得到高分似乎也并不是輕而易舉，而計(jì)算題中22題中規(guī)中矩容易上手但考點(diǎn)豐富，而23、24兩題的情景設(shè)計(jì)與設(shè)問(wèn)更有許多可玩味之處。因此我們決定從選擇、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算三個(gè)角度，來(lái)對(duì)這份看似簡(jiǎn)單平淡，事實(shí)上卻亮點(diǎn)不斷、新意迭出的2014北京高考物理試題進(jìn)行詳細(xì)的分版塊解讀。
二、選擇題部分
選擇題一共8題每題6分，共計(jì)48分，全以單選的形式出現(xiàn)。這48分在每位考生的物理成績(jī)中扮演了基石的角色，同時(shí)也是大家在做到物理部分時(shí)首先面對(duì)的挑戰(zhàn)，因此十分重要，咱們先來(lái)看前5道：理綜13題，也就是物理第1題，考察的內(nèi)容不出意外，與往年完全相同，依然是熱學(xué)的概念性問(wèn)題。此題正確選項(xiàng)是2B，清晰闡釋了分子平均動(dòng)能與溫度間的關(guān)系，很容易識(shí)別，可以說(shuō)是送分題。物體內(nèi)能的構(gòu)成、分子平均動(dòng)能與分子勢(shì)能的決定因素、熱力學(xué)第一第二定律的各種表述、以及布朗運(yùn)動(dòng)的相關(guān)概念，均是此題中最常見(jiàn)到的正確表述之一。14題近代物理，考察了考生對(duì)質(zhì)能方程和質(zhì)量虧損現(xiàn)象的理解，希望大家能應(yīng)用上述知識(shí)判斷出正確的等量關(guān)系，也十分的基礎(chǔ)，答案應(yīng)該選C，幾乎是送分題。15題略微有些變化，沒(méi)有出現(xiàn)熟悉的光學(xué)或是萬(wàn)有引力，考察的是電場(chǎng)中的電場(chǎng)線等勢(shì)面模型，及“場(chǎng)強(qiáng)看疏密，電勢(shì)看沿逆”這樣的一個(gè)基本定性結(jié)論。題圖中給了三根電場(chǎng)線和等勢(shì)面，一看就可以看出來(lái)實(shí)際上是點(diǎn)面形成的，由于未給曲線軌跡判斷受力，也未問(wèn)能量關(guān)系和速度大小，因此決定了ABCD四個(gè)選項(xiàng)的設(shè)置必然非常簡(jiǎn)單，直接選擇出4D選項(xiàng)對(duì)絕大多數(shù)考生來(lái)說(shuō)也不是難事。16題考察帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，未考有界也未考含磁復(fù)合場(chǎng)，而是落腳到了運(yùn)動(dòng)半徑和運(yùn)動(dòng)周期這兩個(gè)絕大多數(shù)學(xué)生都耳熟能詳?shù)亩?jí)結(jié)論。而題干中強(qiáng)調(diào)了“動(dòng)量相同的兩個(gè)粒子”，而我們都知道，R的表達(dá)式mv/Bq最大的特點(diǎn)之一便是“分子是動(dòng)量”，因此這個(gè)條件就是非常清晰地在暗示大家去找R。動(dòng)量相等，R又與q成反比，因此R越大q必然越小，選A。17題機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波，每年必考，不是概念就是圖像，而今年命題人選擇了后者，而且是在北京真題與模擬題中反復(fù)多次出現(xiàn)的y-x圖與y-t圖互換的常規(guī)題型。我們知道，波形圖與振動(dòng)圖都是在描述震源和介質(zhì)上的一系列質(zhì)點(diǎn)的位置和時(shí)間的關(guān)系，在本質(zhì)上表達(dá)的是同樣的信息。但他們的區(qū)別主要在于兩點(diǎn)：1、前者等同于一張照片，描繪多個(gè)質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)確定時(shí)刻所組成的形狀;而后者是一個(gè)函數(shù)關(guān)系圖，表達(dá)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在多個(gè)時(shí)刻的連續(xù)位置變化;2、前者的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向需要逆著波速方向去觀察未來(lái)趨勢(shì)，而后者永遠(yuǎn)只需看當(dāng)前質(zhì)點(diǎn)右方的質(zhì)點(diǎn)相對(duì)自己的上下位置便能判斷振動(dòng)方向。因此只需在兩圖中同時(shí)觀察同樣的時(shí)刻、同一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的信息。當(dāng)兩圖中該點(diǎn)在該時(shí)刻所處位置與振速方向完全一致時(shí)，則說(shuō)明我們找到了正確選項(xiàng)。此題選D。前五題波瀾不驚，非常常規(guī)，也沒(méi)有強(qiáng)干擾項(xiàng)和明顯陷阱，只要是在復(fù)習(xí)過(guò)程中沒(méi)有整塊的知識(shí)缺漏并訓(xùn)練有素的同學(xué)，相信做完這五題所花的時(shí)間，不會(huì)超過(guò)三分鐘。
而如果你還帶著和前5題一樣的心態(tài)來(lái)做第18題，你會(huì)依然覺(jué)得十分輕松，但這分水嶺一般的6分就注定離你而去了。本題理解難度和知識(shí)難度并不大，題干描繪了一個(gè)實(shí)際生活中特別常見(jiàn)的簡(jiǎn)單情景：手托著一個(gè)小球由下往上由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)直至將小球扔出去，然后對(duì)球離手前的過(guò)程和離手一瞬間的狀態(tài)設(shè)置了四個(gè)選項(xiàng)讓考生判斷正誤。AB分別從超重失重的角度來(lái)研究，而CD描述的是球離手和在手里的過(guò)程。很多同學(xué)簡(jiǎn)單一思考，覺(jué)得不就是從靜止開(kāi)始向上加速嗎?老師反復(fù)強(qiáng)調(diào)過(guò)，加速度向上就一定是超重，再一瞟四個(gè)選項(xiàng)，A選項(xiàng)恰是此意，于是立刻興高采烈地填個(gè)A，打完收工，6分于是就這么沒(méi)了。有同學(xué)想了，我把球往上扔，最開(kāi)始是靜止的，后來(lái)有了速度，從零到有一個(gè)速度，難道不是在做向上的加速嗎?但請(qǐng)注意A選項(xiàng)中當(dāng)中有兩個(gè)字叫做“始終”。當(dāng)物理中出現(xiàn)“始終”、“一定”、“百分之百”這種絕對(duì)肯定的字樣時(shí)，就是出現(xiàn)區(qū)分度的時(shí)候。初速度是0，末速度是V，大致或平均來(lái)看一定是加速?zèng)]錯(cuò)，但“始終”加速就不一定了�？赡芟燃铀俚揭欢ㄖ翟賱蛩�，可能先加后減(減速的a不大于g)，甚至可能加、減、加減交替進(jìn)行。因此A選項(xiàng)并不嚴(yán)謹(jǐn)，是強(qiáng)干擾項(xiàng)。而正確選項(xiàng)D恰好擊中了學(xué)生在一個(gè)重要概念的理解上的軟肋，即“分離”。本來(lái)保持共速運(yùn)動(dòng)的物體為什么會(huì)突然分開(kāi)?一定是因?yàn)樗俣劝l(fā)生了不同。而速度為什么會(huì)突然不同?一定是因?yàn)榧铀俣炔煌．?dāng)球離手時(shí)，手的速度比球的速度小了才會(huì)分開(kāi)。而在這一瞬間，球已經(jīng)開(kāi)始做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，即加速度為g的勻減直;而手的減速加速度只能比g更大才能獲得比小球更小的速度而導(dǎo)致分離，因此這道題無(wú)疑應(yīng)選4D。此題突然干擾項(xiàng)變強(qiáng)，正確項(xiàng)較為隱蔽，借助一個(gè)生活中的常見(jiàn)情景考察出了考生對(duì)基本原理和重要概念的理解深度與思維的周密性，是一個(gè)突然出現(xiàn)的、精心設(shè)計(jì)的高門(mén)檻。試題的區(qū)分度于是便同時(shí)應(yīng)運(yùn)而生。
19題是探究性試驗(yàn)類，考的是著名的伽利略斜坡實(shí)驗(yàn)，雖然是次壓軸題，其得分率反而會(huì)比18題高。這個(gè)題并不難，但出的也非常有意思。這個(gè)試驗(yàn)我們都聽(tīng)老師講過(guò)，大概也覺(jué)得自己學(xué)得挺明白的。但預(yù)計(jì)一大半同學(xué)一看ABCD這四個(gè)選項(xiàng)就傻掉了，因?yàn)樗膫�(gè)選項(xiàng)說(shuō)的貌似都完全正確，一下子可能會(huì)不知所措，胡亂蒙一個(gè)了事。但如果你仔細(xì)審題了的話你會(huì)發(fā)現(xiàn)，此題與一般的探究性實(shí)驗(yàn)選擇題表述是不同的。它不是讓你去找正確結(jié)論，甚至也不是實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f(shuō)明的結(jié)論，而是讓你去找“通過(guò)這個(gè)試驗(yàn)直接證明的”結(jié)論，關(guān)鍵詞是“直接”。摩擦約小，小球上升的位置就越高越接近原高度，所以這道題正確答案是選項(xiàng)A，而不是其他三個(gè)干擾項(xiàng)。用細(xì)節(jié)性的詞語(yǔ)，來(lái)考察學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和背后邏輯鏈條中某一環(huán)的深刻而準(zhǔn)確的理解，這種出題思路頗具新意，值得好好關(guān)注。
最后是20題。在往年的真題中，選擇壓軸題歷來(lái)都是新信息題的形式出現(xiàn)，今年也未能免俗。而且與去年的多光子光電效應(yīng)-約瑟夫森結(jié)一樣，今年考察的還是光學(xué)的情景，并引入了一個(gè)更加夸張的，只在07年亞洲國(guó)際物理奧賽中出現(xiàn)過(guò)的嚴(yán)重超綱的概念：負(fù)折射率介質(zhì)。盡管如此，但這可能是近年來(lái)考的最簡(jiǎn)單的壓軸題了。折射率n是不是負(fù)數(shù)，其實(shí)壓根不重要。是亞洲奧賽的知識(shí)也好，是左手性媒介也罷，這題能否順利做出只取決于一點(diǎn)：即你是否一直明白，折射率永遠(yuǎn)等于入射折射兩角正弦值的比值。N等于負(fù)1，說(shuō)明兩角正弦值符號(hào)相反但絕對(duì)值相等，僅此一點(diǎn)就知道，折射角為負(fù)且入射折射角大小必須一樣，而據(jù)此就能順利選出B選項(xiàng)。而可能是命題人覺(jué)得這個(gè)引入的超綱概念太夸張了，還極為善良的直接在題干中說(shuō)出了“入射反射兩條光線出現(xiàn)在法線的同一側(cè)”這樣的重要推論，使得此題愈發(fā)簡(jiǎn)單。新信息題，雖然永遠(yuǎn)有新出現(xiàn)的超綱信息，但題目的本質(zhì)原理和核心考點(diǎn)一定不超綱�？此剖秦�(fù)折射率，其實(shí)考的還是折射定律，無(wú)非穿了一層詭異而陌生的外衣而已，是難不住真正理解的孩子的。
從整個(gè)選擇題的設(shè)置我們可以看出，此次試題的選擇題前五題都相對(duì)基礎(chǔ)。除第五題需要成型的思考方法作為指引外，其他四題都是送分送得很直接的基礎(chǔ)題。而從18題到第20題，試題的絕對(duì)難度也沒(méi)有提升，而是通過(guò)對(duì)細(xì)節(jié)、原理、干擾項(xiàng)、陷阱、新信息、實(shí)驗(yàn)邏輯等方式使試卷突然具備了很高的區(qū)分度，入手平和但極易失分。從前5題走到后3題，學(xué)生的情緒波動(dòng)并不會(huì)很大，但事實(shí)上取分的門(mén)檻卻在不經(jīng)意間陡然變高，命題人的水準(zhǔn)之高，對(duì)學(xué)生心態(tài)和問(wèn)題把握之準(zhǔn)，令人欽佩。
三、實(shí)驗(yàn)題部分
實(shí)驗(yàn)題考察的是電路實(shí)驗(yàn)中原理難度最高的一個(gè)實(shí)驗(yàn)：伏安法測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。此題看上去非常地平和，但其中也不乏亮點(diǎn)。開(kāi)篇的兩個(gè)問(wèn)題都比較正常，首先讓考生選擇一下儀器，結(jié)合題目給出的內(nèi)外接兩個(gè)電路圖做出一個(gè)選擇。選擇器材、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理圖、繪制實(shí)物圖，這是做一個(gè)實(shí)驗(yàn)、或?qū)嶒?yàn)題的正常流程，是符合基本時(shí)間邏輯順序的，非常常規(guī)，無(wú)需贅述。接下來(lái)是數(shù)據(jù)處理。本題給出一個(gè)空白圖表，要求考生描點(diǎn)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的U-I圖像，對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)而言也是必備之選。再緊接著，讓考生通過(guò)圖像讀出電源的電動(dòng)勢(shì)和電源的內(nèi)阻值。上述問(wèn)題、包括出現(xiàn)的順序都非常常規(guī)，而且將最復(fù)雜的誤差分析問(wèn)題給排除在外了，因此難度特別普通。而最后一個(gè)空突然變難。它讓我們?nèi)パ芯浚寒?dāng)把電源和外電阻串聯(lián)后，通過(guò)調(diào)節(jié)外部電路的滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)改變外功率P和路端電壓U的圖像關(guān)系，應(yīng)該如ABCD中的哪個(gè)圖所示。
可能很多同學(xué)看見(jiàn)這樣的一個(gè)問(wèn)題時(shí)都很難形成非常清晰的思路。在高考中考察的不僅僅是考生在考場(chǎng)上的靈機(jī)一動(dòng)，更多考察的是過(guò)去的積累。如果各位在本實(shí)驗(yàn)上投入過(guò)大量的時(shí)間和精力去研究原理和做題的話，你一定會(huì)記得一個(gè)重要結(jié)論：“當(dāng)一個(gè)可變電阻和一個(gè)電源串聯(lián)起來(lái)時(shí)，我們調(diào)節(jié)外電阻的阻值，使之正好與電源內(nèi)阻相等時(shí)，電源的輸出功率會(huì)達(dá)到最大值。”
在這個(gè)基礎(chǔ)上去思考，那么這題就變得容易多了。因?yàn)锳和B可以被迅速地排除掉。因?yàn)槲覀冎喇?dāng)外電阻和內(nèi)電阻阻值相等時(shí)它的功率會(huì)達(dá)到最大值，因此整道題一定不是一個(gè)單調(diào)函數(shù)或有最小值的函數(shù)，而一定是一個(gè)由低到高，然后再下降，先增后減的函數(shù)。而在剩下的CD兩個(gè)選項(xiàng)中，C是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的二次函數(shù)，左右對(duì)稱，終結(jié)為零。D選項(xiàng)左右不對(duì)稱，最后不為零。通過(guò)簡(jiǎn)單的定性分析不難知道，隨著U的增大到電動(dòng)勢(shì)E，外電阻是在不斷增大的。而當(dāng)U與E相等時(shí)，則意味著外電阻為無(wú)窮大，此時(shí)輸出功率P為零，因此答案無(wú)疑應(yīng)選C。
通過(guò)對(duì)這道實(shí)驗(yàn)題的分析，以及最近兩年北京卷實(shí)驗(yàn)題考法的回顧我們會(huì)發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)題的命題思路絕不是為了去考察考生的物理思想的深刻，計(jì)算能力的強(qiáng)大，或是解題技巧的高超。實(shí)驗(yàn)題之所以一直在高考物理試卷中占據(jù)18分的巨大分值，其目的只在兩點(diǎn)：1、考察考生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的原理的透徹理解;2、對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵性細(xì)節(jié)的關(guān)注。無(wú)論是什么實(shí)驗(yàn)，本身原理難或這簡(jiǎn)單，考前的幾問(wèn)一定都是一些相對(duì)比較常規(guī)的問(wèn)法，然后通過(guò)最后的一些梯度較高的空來(lái)進(jìn)行拔高。去年和今年的實(shí)驗(yàn)題的最后一空都使用了同一種方式，都是給很多圖像，讓大家挑選正確的那個(gè)。這個(gè)圖像也許大家并不熟悉，甚至從未見(jiàn)過(guò)，但命題人都希望考生能通過(guò)對(duì)于相關(guān)知識(shí)的了解和遷移，以及對(duì)原理的解讀與靈活使用，來(lái)得到正確的答案。或許在這兩年考完之后，在實(shí)驗(yàn)中最后考察一個(gè)圖像性的問(wèn)題，去研究?jī)蓚�(gè)咱們并不太熟悉的物理量之間的關(guān)系的這樣一種命題思路，會(huì)成為數(shù)年內(nèi)，至少是來(lái)年北京各區(qū)模擬題中的一個(gè)基本趨勢(shì)，令人期待。
四、計(jì)算題部分
首先咱們來(lái)看看計(jì)算題的第一題，也就是整張理綜試卷的第22題。這道題考察的是一個(gè)北京卷慣常的一個(gè)三段運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。首先是A物塊順著一個(gè)光滑圓周軌道無(wú)初速下滑，緊接著與物塊B發(fā)生了一次等質(zhì)量的完全非彈性碰撞共速而行，最后在一段有摩擦的水平軌道上受摩擦力作用，經(jīng)勻減速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程最終靜止，雖同時(shí)考察到了動(dòng)量能量受力分析牛頓運(yùn)動(dòng)定律等許多考點(diǎn)，但每個(gè)部分的難度都相對(duì)較低，且三段綜合性不高，因此難度比較平和。作為一個(gè)典型的三段運(yùn)動(dòng)，第一個(gè)段落是一個(gè)物體沿著弧形軌道下滑，通過(guò)動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律可以很快的得到最低點(diǎn)的速度，那么第一問(wèn)便迎刃而解;緊接著，一個(gè)物體在最低點(diǎn)與另外一個(gè)質(zhì)量相等的物體發(fā)生了一次碰撞，碰撞完之后兩個(gè)物體合為一個(gè)達(dá)到共速，簡(jiǎn)單的運(yùn)用動(dòng)量守恒定律列出一個(gè)一元一次方程，我們應(yīng)該可以飛快的得到第二問(wèn)的答案。而在物體合成了一個(gè)之后，在一個(gè)摩擦系數(shù)已知的水平面上減速運(yùn)動(dòng)最終靜止求位移，無(wú)論是能量思路還是運(yùn)動(dòng)學(xué)思路，難度都不高。整題似乎都在送分，好像也沒(méi)有什么好研究的。
但細(xì)細(xì)分析，送分題其實(shí)也有其值得玩味之處。一個(gè)動(dòng)量能量都考到了的力學(xué)綜合題，為什么做起來(lái)就會(huì)毫無(wú)障礙呢?其實(shí)夏夢(mèng)迪原因在于，該題命題人的思路非常地清晰。三個(gè)過(guò)程彼此互不干擾，思路切分得很開(kāi)。不僅如此，它還通過(guò)三個(gè)設(shè)問(wèn)，對(duì)考生的思路進(jìn)行了清晰的引導(dǎo)。第一問(wèn)問(wèn)的是單獨(dú)的A物塊到最低點(diǎn)的速度，明顯只能針對(duì)第一個(gè)過(guò)程用能量思考;第二問(wèn)問(wèn)的是兩個(gè)物塊碰撞后的共速，明顯是在引導(dǎo)孩子們?nèi)パ芯縿?dòng)量和碰撞;而最終問(wèn)的是這兩個(gè)物塊它在水平摩擦面上的位移，明顯又是在引導(dǎo)考生使用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式。三個(gè)問(wèn)題直接分開(kāi)清晰指向三段運(yùn)動(dòng)，學(xué)生只要有基本物理素養(yǎng)，此題應(yīng)該做得會(huì)很順暢。夏夢(mèng)迪認(rèn)為此題的區(qū)分度不會(huì)很高，但是它非常成功的履行了大題第一題的職責(zé)，沒(méi)有設(shè)置過(guò)多的障礙，而是讓考生們迅速熱身找到狀態(tài)，從而更好的進(jìn)入到對(duì)后兩個(gè)比較復(fù)雜的大題的思維進(jìn)程當(dāng)中。
而23題就沒(méi)有這么善意了。萬(wàn)有引力作為一個(gè)純力學(xué)的情景，上一次也是唯一一次出現(xiàn)在北京卷的大題中是在2009年的第22題中。在09年的之前或之后，每年的23題都非善類。要么考察一些新的情景，例如2007年的太陽(yáng)能，2008年的風(fēng)能，或是2013年的蹦床，要么就是考察一些比較熟悉和常見(jiàn)，但是整個(gè)情景非常復(fù)雜的電磁學(xué)的模型，比如2009年的電磁流量計(jì)和2010年的霍爾效應(yīng)。大題第二題，往往都是復(fù)雜的綜合性情景和電磁學(xué)的保留地，今年卻出現(xiàn)了一道力學(xué)題，而且是5年沒(méi)有考過(guò)的萬(wàn)有引力，不知是否代表了某些改革的趨勢(shì)。第一問(wèn)相對(duì)簡(jiǎn)單，讓我們求物體在星球的表面所受的重力和在離星球表面的距離為h的時(shí)候所受的重力的比值，只要大家對(duì)萬(wàn)有引力定律的公式有最基本的理解就能迅速解決。而在第二問(wèn)中，問(wèn)題卻變成了：赤道上和北極上的同一個(gè)物體所受重力的比值，可能會(huì)給一些考生帶來(lái)麻煩。因?yàn)橛性S多考生當(dāng)時(shí)會(huì)不理解：一個(gè)物體在北極所受到的重力，和在赤道上所受的重力，到底有什么區(qū)別呢?可能有的孩子會(huì)有想起，地球本身是一個(gè)橢球體，所以在赤道處的半徑和在北極處的半徑是有一些出入的�？墒沁@道題卻告訴了我們星球的半徑恒為R，所以這個(gè)想法在本題中是沒(méi)有意義的。那到底應(yīng)該怎么辦呢?
問(wèn)題出在“重力”這一基本概念上。在很多同學(xué)的心中，當(dāng)物體在地表時(shí)，重力與萬(wàn)有引力是一回事�？墒钦娴氖侨绱藛�?此題的關(guān)鍵是想起：萬(wàn)有引力在高中的物理范圍內(nèi)，往往能夠起到兩種作用，其一是給星球表面的物體提供重力，而其二則是給繞星球旋轉(zhuǎn)的物體提供向心力。在赤道和北極之所以重力會(huì)有區(qū)別，是因?yàn)楸睒O處于地軸上，而在地軸上的物體它是沒(méi)有旋轉(zhuǎn)半徑的，自然也提不到向心力的問(wèn)題，但是物體被放到赤道上時(shí)，不僅僅需要有重力將物體束縛在地面上，同時(shí)也需要有向心力來(lái)維持物體隨地球共同旋轉(zhuǎn)的圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程。此時(shí)萬(wàn)有引力其實(shí)同時(shí)起到了兩種不同的作用：一是提供向心力，二是提供重力，在赤道上一個(gè)物體所受的重力，用這種方式來(lái)理解，應(yīng)該會(huì)比在北極上的物體所受的重力要小，中間差的值應(yīng)該就是mv^2/r或者是mw^2r。用題目的條件，算出這個(gè)部分應(yīng)該難度不是很大，比值因此也迎刃而解。原理和基本概念的重要性再度凸顯。
在第三問(wèn)中，題目假設(shè)如果太陽(yáng)的半徑、地球的半徑和太陽(yáng)與地球之間的距離，三個(gè)R都變成原來(lái)的1%，而兩個(gè)星球的密度都不變，試估算當(dāng)時(shí)的地球(設(shè)想地球)上的“一年”將是實(shí)際多長(zhǎng)時(shí)間，即當(dāng)時(shí)的那樣一個(gè)地球年，應(yīng)該算是正常年的多少倍。這一問(wèn)很有意思，看上去很唬人，但究其本質(zhì)，其實(shí)還是用萬(wàn)有引力定律及其二級(jí)結(jié)論去研究比例的常規(guī)問(wèn)題。研究的天體運(yùn)轉(zhuǎn)周期T與密度、距離的關(guān)系的比例問(wèn)題曾經(jīng)至少考過(guò)三次。最早的是在很久遠(yuǎn)的全國(guó)I卷的選擇題中。密度不變，兩個(gè)天體之間的距離和半徑變化之后，問(wèn)周期、速度、加速度、角速度的變化倍數(shù)哪個(gè)正確;而北京卷在最近五年間也曾考過(guò)兩次周期的表達(dá)式。周期表達(dá)式與環(huán)繞天體質(zhì)量m無(wú)關(guān)，如果咱們扣掉常數(shù)和根號(hào)，表達(dá)式中將只剩下軌道半徑r的三次方與中心天體質(zhì)量M的比值。M在密度不變時(shí)，只和天體本身半徑R的三次方成正比。但r和R變化倍數(shù)是相同的，三次方之后再求比值等于1，因此此題的答案是，仍是一年。
最后咱們來(lái)一同看看24題壓軸題。這題使用了電磁感應(yīng)單棒導(dǎo)軌模型達(dá)到穩(wěn)態(tài)勻速之后的情景作為基礎(chǔ)，乍看與2014年西城一模長(zhǎng)得完全一樣。但細(xì)看便能發(fā)現(xiàn)，這兩題只是所使用的情景和圖片相同，形似而已，在整體設(shè)計(jì)和考點(diǎn)上有很大出入。這道題的第一問(wèn)讓考生通過(guò)計(jì)算證明，外力對(duì)金屬桿所做的功，與桿上所消耗的電能是相等的。這問(wèn)比較常規(guī)，只需使用基本電磁感應(yīng)的結(jié)論，計(jì)算下恒定外力做功和焦耳熱，并分別將兩者中的安培力和感應(yīng)電流展開(kāi)成咱們熟悉的形式，就能看出等量關(guān)系，比較簡(jiǎn)單。第二問(wèn)單就核心考點(diǎn)而言，其實(shí)也并不是特別復(fù)雜。題目要求考生使用現(xiàn)有條件，反過(guò)來(lái)去推導(dǎo)在電流已知的情況下導(dǎo)體中電子通過(guò)的運(yùn)動(dòng)速度大小，而這一問(wèn)明顯是在向2013年北京卷最后一題致敬。2013年北京理綜卷24題的第一問(wèn)便是推導(dǎo)電流微觀的表達(dá)式，在去年曾難倒了無(wú)數(shù)人。而通過(guò)了一整年的系統(tǒng)訓(xùn)練，考生們對(duì)這個(gè)電流的微觀表達(dá)式理應(yīng)非常地熟悉，即：I = nqSv。此問(wèn)要求考生用I去反推v，只要能想到此式，主干的思路就能建立起來(lái)。
可遺憾的是，如果考生再往后做立刻就會(huì)發(fā)現(xiàn)：I等于nqSv或者neSv，I和e是已知條件，而速度v是我們要求的，但是電子的數(shù)密度n，以及導(dǎo)體的橫截面積S這兩個(gè)條件下本問(wèn)并未給出，并不是已知條件，因此還不能完全將問(wèn)題解決。這時(shí)候我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，題干通過(guò)一個(gè)詭異的表格的方式，給了我們兩個(gè)在物理考試中較少出現(xiàn)的條件：一是阿伏伽德羅常數(shù)Na=6.02×10^23，二是該導(dǎo)體的摩爾質(zhì)量。這兩個(gè)常常出現(xiàn)在化學(xué)考試中的條件應(yīng)該會(huì)讓不少考生產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)，以為自己回到了物理化學(xué)大綜合題的遠(yuǎn)古時(shí)代。殊不知，這便是打開(kāi)此題大門(mén)的鑰匙所在。最近兩年都在考宏觀微觀之間聯(lián)系。無(wú)論是電子數(shù)密度n，還是mol，往往都是解決這類題目的關(guān)鍵。因?yàn)樵陬}目中它們其實(shí)都是起到了類似的作用：連通宏觀微觀世界的橋梁。因此，此問(wèn)剩下的思路應(yīng)該分三步走：首先通過(guò)導(dǎo)線的質(zhì)量m去除以摩爾質(zhì)量，得到原子和電子的摩爾數(shù)，然后再用摩爾數(shù)去乘以阿伏加德羅常數(shù)，得到所有自由電子個(gè)數(shù)N，最后由自由電子個(gè)數(shù)N和電流微觀表達(dá)式的意義發(fā)現(xiàn)，它其實(shí)是和nSl相等的。通過(guò)上述思考，n和S的問(wèn)題于是迎刃而解;加上一些簡(jiǎn)單的字母運(yùn)算和必要的文字?jǐn)⑹�，把第二�?wèn)的分?jǐn)?shù)拿全也不是太難。
而24題的最后一問(wèn)的難度比它看上去要大得多。好像只是要求考生去計(jì)算一個(gè)受力，但仔細(xì)一看，此問(wèn)條件中的第一句話就說(shuō)得讓人完全摸不著頭腦：“經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為：金屬的電阻來(lái)源于定向移動(dòng)的電子與金屬離子的碰撞。”可以想象絕大多數(shù)學(xué)生看后不知道這句話是什么意思有什么作用。緊接著，題目又說(shuō)：“請(qǐng)你展開(kāi)想象的翅膀，建立起一個(gè)電子在金屬導(dǎo)體中不斷運(yùn)動(dòng)不斷碰撞不斷減速的物理模型，并由此計(jì)算金屬離子對(duì)電子的平均阻力的大小。”還能堅(jiān)持到這兒的考生也應(yīng)該快崩潰了。什么叫建立一個(gè)物理模型?關(guān)電阻什么事兒?以及，電子和一堆離子發(fā)生碰撞，每次都是一瞬間;而在整個(gè)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不知道到底和多少個(gè)離子發(fā)生過(guò)碰撞，那我們?cè)趺磥?lái)算這樣一個(gè)平均作用力呢?碰撞，難道入手點(diǎn)是動(dòng)量嗎??
恰恰相反，入手點(diǎn)不是“碰撞”二字，而應(yīng)是“電阻”。壓軸題和前兩題不同，它往往是一個(gè)有機(jī)的整體，是不可能彼此之間相互脫節(jié)的，它所傳遞的每一個(gè)微小信息往往都十分的重要。“金屬的電阻來(lái)源于定向移動(dòng)的電子與金屬離子的碰撞。”為什么要出現(xiàn)這樣一句話?碰撞后電子的速度一定會(huì)減慢。然后呢?每一個(gè)電子的動(dòng)能一定會(huì)降低。再然后呢?每一個(gè)電子的能量會(huì)降低，勢(shì)必會(huì)使得所有自由電子的總動(dòng)能產(chǎn)生一個(gè)可觀的損失。那能量能白白損失嗎?必然是不能的，它只會(huì)轉(zhuǎn)移或者轉(zhuǎn)化掉。能轉(zhuǎn)化成什么呢?
想到這里，此題的前景就豁然開(kāi)朗了。因?yàn)樵诟咧蟹秶�，上面那個(gè)問(wèn)題的答案只會(huì)有一個(gè)：這些電子損失的總動(dòng)能只能變成熱量。而這個(gè)熱量，便是整個(gè)電路中電阻所消耗的焦耳熱。再進(jìn)一步思考，焦耳熱似乎好像在哪一問(wèn)中曾經(jīng)計(jì)算過(guò)。對(duì)了是第一問(wèn)。第一問(wèn)的問(wèn)題是：“麻煩你證明恒定外力F做功與金屬桿產(chǎn)生的電熱是相等的”。那么如果你能想到這里，一整條通暢的邏輯線就已然浮現(xiàn)在了你的腦海中。為啥在這道題第三問(wèn)的第一句話提到電阻，因?yàn)殡娮枵嬲囊饬x，便是對(duì)某種導(dǎo)體使電流在其中通過(guò)時(shí)產(chǎn)生熱量的能力的一種量度。而提到電阻其實(shí)就是在暗示大家，所有的這些電子損失的動(dòng)能，等于所有電子碰撞的產(chǎn)生的平均阻力對(duì)他做的負(fù)功大小之和，會(huì)通過(guò)電流變?yōu)榻苟鸁?而焦耳熱的大小等于恒定外力做功的大小。這四種功或能的大小是彼此相等的。這樣，在等量關(guān)系構(gòu)建起來(lái)的同時(shí)，平均阻力也被引入方程。簡(jiǎn)單的字母計(jì)算后變不難算出，f= Bev這個(gè)結(jié)論。
回顧一下三道計(jì)算題。兩力一電，兩易一難，有直線有圓周有能量有動(dòng)量，還引入了化學(xué)中常見(jiàn)的條件來(lái)嚇唬大家，很有意思。送分題送得痛快，拔高題拔得干脆。不在計(jì)算上為難考生，而在理解深度上將考生水平檔次充分拉開(kāi)，梯度設(shè)置得非常合理。24題在13年北京真題和14年西城海淀一二模的基礎(chǔ)上繼續(xù)推陳出新，把簡(jiǎn)單模型背后的原理挖得淋漓盡致入木三分，讓人倍感酣暢之余又回味無(wú)窮。
五、總結(jié)
總體來(lái)說(shuō)，粗略地看一眼時(shí)會(huì)覺(jué)得這張?jiān)嚲沓龅眠^(guò)于簡(jiǎn)單和循規(guī)蹈矩，且拼湊痕跡重，似乎是偷懶之作;而學(xué)生在考后普遍反映，這張?jiān)嚲碜詈筮_(dá)到的高度很高，但從頭到尾沒(méi)有突兀生硬之感，只覺(jué)做得十分順暢，說(shuō)明難度梯次設(shè)置得十分合理，沒(méi)有引起考生不必要的劇烈情緒波動(dòng)。而在仔細(xì)解析研讀之后，夏夢(mèng)迪更能慢慢地品出這份真題字里行間中很多看似不經(jīng)意，其實(shí)極為用心之處。通覽全卷，每道題都看著簡(jiǎn)單，做著順手，從頭到尾沒(méi)有特別生僻的陌生知識(shí)，也沒(méi)有認(rèn)為用計(jì)算量和難以理解的復(fù)雜模型來(lái)人為地設(shè)置不合理的高門(mén)檻，但是卻通過(guò)對(duì)細(xì)節(jié)的雕琢、對(duì)原理的吃透、對(duì)課內(nèi)課外知識(shí)片段的信手摘取、對(duì)學(xué)生知識(shí)水平和心理狀態(tài)的了若指掌，成功地使得整張?jiān)嚲碓陔y度僅僅略升的前提下提供了良好的區(qū)分度。2014年的北京高考物理試題中充滿了一種理性充斥的韌性與舉重若輕的閑適。而透過(guò)它們，我們看到的是命題人們高超的學(xué)術(shù)造詣和深厚的教學(xué)積淀。毋庸置疑，這是近五年來(lái)，北京市的高考物理試題中水準(zhǔn)最高的一份題。
在最近幾年中間，北京的物理高考試題逐漸體現(xiàn)出了下列特點(diǎn)：計(jì)算難度逐年下降，越加貼近課本，與實(shí)際生活和工業(yè)生產(chǎn)結(jié)合的更為緊密，以及對(duì)于原理、基本公式，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與背后邏輯鏈條的考察愈加深刻和透徹。在這樣的趨勢(shì)下，“死記硬背模型套路，對(duì)物理現(xiàn)象和物理原理不求甚解，知其然不知其所以然”之類的學(xué)習(xí)方法，即將被這樣的試題徹底淘汰。有著這樣一套難得的好題作為風(fēng)向標(biāo)，相信在接下來(lái)的一年中，所有奮戰(zhàn)在高中物理教學(xué)一線的老師，都會(huì)反復(fù)的去對(duì)這張?jiān)嚲磉M(jìn)行研究，從中我們也必將收獲備戰(zhàn)2015年高考所必備的許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。
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