新課程背景下對(duì)高中物理命題的思考-以高中物理必修一直線運(yùn)動(dòng)追及問題為例

1、 新課程背景下對(duì)高中物理命題的思考以高中物理必修一直線運(yùn)動(dòng)追及問題為例 摘要：在新課程標(biāo)準(zhǔn)中明確提出試題的情境要具有一定的問題性、真實(shí)性、探究性或開放性。追及問題是高中物理必修一直線運(yùn)動(dòng)中的經(jīng)典題型，本文通過研究分析一道經(jīng)典例題中出現(xiàn)的命題瑕疵包括情境不真實(shí)，條件過于理想化等，并就以上問題提出針對(duì)不同能力學(xué)生的改進(jìn)方法以。關(guān)鍵詞：命題 真實(shí)性 開放性 改進(jìn)引言2017年底教育部頒布了普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版），對(duì)于命題建議提出：“試題的情境要具有一定的問題性、真實(shí)性探究性或開放性。通過學(xué)生在應(yīng)對(duì)復(fù)雜現(xiàn)實(shí)情境，參與相應(yīng)探究學(xué)習(xí)活動(dòng)中的外在表現(xiàn)來考查物理學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，評(píng)價(jià)學(xué)生的物理

2、學(xué)科核心素養(yǎng)，應(yīng)盡量創(chuàng)設(shè)類型多樣的、具有一定復(fù)雜程度的、開放性的真實(shí)情境作為試題的任務(wù)情境。” 1汽車追尾事故是安全教育中重要素材來源之一。教師們?nèi)绾卫檬诸^的材料編制一道滿足真實(shí)性、探究性開放性等要求的題目是一個(gè)值得我們關(guān)注的問題。下面我根據(jù)一道經(jīng)典的追及問題為例，分析命題中存在的不足之處及具體改進(jìn)方法，希望能給同行們提供參考。1、一道典型追及問題命題時(shí)存在的問題例1：為了安全，在高速公路上行駛的汽車應(yīng)保持必要的距離。已知某高速公路允許的最高時(shí)速為120hm/h?，F(xiàn)有兩輛車在同一車道以最高限速行駛。假設(shè)前方司機(jī)發(fā)現(xiàn)路面有障礙物，突然停止運(yùn)動(dòng)，后面汽車的司機(jī)從眼睛發(fā)現(xiàn)這一情況，到汽車真正開始減

3、速，所經(jīng)歷的時(shí)間需要0.5s，剎車時(shí)汽車受到的阻力是車重的0.5倍，為了避免發(fā)生追尾事故，在該高速公路上行駛的汽車之間至少應(yīng)保留多大的距離。問題一：情境缺乏真實(shí)性，與現(xiàn)實(shí)情況相去甚遠(yuǎn)本題中前車突然停止運(yùn)動(dòng)是和事實(shí)相違背的，高速行駛的車，即使剎車性能再好，減速到零也需要一定時(shí)間。問題二：原題中的條件過于理想化題中把后車剎車阻力簡單認(rèn)為是車重的0.4倍同樣也是不恰當(dāng)?shù)?。?duì)此，不妨先簡單了解汽車的剎車系統(tǒng)及剎車力與踏板力、踏板行程之間的關(guān)系。2、剎車制動(dòng)原理、剎車加速度大小和踏板力、踏板行程之間關(guān)系2.1 剎車制動(dòng)原理駕駛員踩下剎車踏板后，制動(dòng)踏板推動(dòng)主缸活塞運(yùn)動(dòng)，使管路油壓升高推動(dòng)制動(dòng)分泵并使得制

4、動(dòng)片和制動(dòng)盤間產(chǎn)生制動(dòng)力矩，進(jìn)而在輪胎路面的相互作用下行程對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)，最終使車輛停止運(yùn)動(dòng)。 2.2 制動(dòng)感受圖1剎車加速度大小和踏板力關(guān)系駕駛員通過踩制動(dòng)踏板，根據(jù)反饋得到踏板力和踏板位移信號(hào)，進(jìn)而獲得一定的制動(dòng)踏板感受，再加上身體感受到車輛制動(dòng)減速度、聽覺上的制動(dòng)聲以及視覺上的車輛減速等諸多因素，共同構(gòu)成了完整的制動(dòng)感受。制動(dòng)感受是車輛在制動(dòng)時(shí)駕駛員身體感官上的綜合感受。22.3 汽車剎車加速度大小與踏板力、踏板行程之間的關(guān)系圖2 剎車加速度大小和踏板行程關(guān)系上海泛亞汽車技術(shù)中心有限公司研究院石金永等三人在 乘用車制動(dòng)踏板感覺的綜合評(píng)價(jià)一文中對(duì)6輛汽車做了制動(dòng)感覺主觀評(píng)價(jià)和客觀

5、實(shí)驗(yàn)，得到數(shù)據(jù)如圖1和圖23。綜合兩圖分析，可知的汽車剎車加速度大小隨著踏板力增大而增加，也隨著踏板行程的增大而增加；不同型號(hào)的汽車剎車性能存在著差距?，F(xiàn)實(shí)中，后車駕駛員只能通過觀察前車的剎車燈是否亮起判斷前車是否處于減速狀態(tài)，但無法立刻區(qū)分前車司機(jī)是輕踩剎車或是踩死剎車。通常來說，后車司機(jī)不會(huì)輕易踩死剎車踏板，否則容易發(fā)生追尾事故。后車駕駛員需判斷前車的狀態(tài)以及整車給予自己的制動(dòng)感受后決定踩下制動(dòng)踏板的力，這為高速行車帶來了很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，原題中簡單認(rèn)為后車剎車阻力恒定為車重0.5倍是不符合實(shí)際的。3、對(duì)原問題的改進(jìn)為了簡化問題，認(rèn)為前后車是剎車性能相同的兩輛小汽車，當(dāng)司機(jī)踩下踏板最大

6、行程的1/2時(shí)汽車受到剎車阻力為車重一半，完全踩下踏板時(shí)受到阻力恰為車重。3.1 改進(jìn)（一）已知某高速公路允許的最高時(shí)速為120hm/h。現(xiàn)有兩輛同一型號(hào)的小汽車在同一車道以最高限速行駛。前車司機(jī)甲發(fā)現(xiàn)前方有障礙物，立刻用全力踩下剎車踏板，此時(shí)剎車阻力等于車重。后車的司機(jī)乙從發(fā)現(xiàn)情況到作出動(dòng)作所需時(shí)間為0.5秒。由于他無法正確判斷前車司機(jī)已踩死剎車踏板，所以踩下踏板位移為最大行程的一半，此時(shí)剎車阻力等于車重的0.5倍。問：為了避免發(fā)生追尾事故，在該高速公路上行駛的汽車之間至少應(yīng)保留多大的距離？甲車剎車后獲得加速度 乙車剎車后獲得加速度 = t= =16.67m分析：第一，更正了前車踩下剎車后立

7、刻停車的科學(xué)性錯(cuò)誤。第二，說明后車司機(jī)是無法正確判斷前車的剎車情況，實(shí)際駕駛過程中后車司機(jī)的制動(dòng)過程受到主觀影響。兼顧問題性的同時(shí)增添情境的真實(shí)性。3.2 改進(jìn)（二）在改進(jìn)（一）的基礎(chǔ)上，將題目改為：后車司機(jī)乙在踩下剎車1秒后突然意識(shí)到前車是急剎車，他立刻全力踩下剎車踏板，此時(shí)獲得和車身重力相等的剎車力。為了避免發(fā)生追尾事故，至少應(yīng)保留多大的距離？前0.5秒乙車位移 = t= =16.67m1.5秒末乙車速度為 0.5秒末到1.5秒末乙車位移 1.5秒后乙車位移 分析：與改編（一）相比，本題更符合真實(shí)情況。前車司機(jī)急剎車后，如果后車司機(jī)未急剎車而是輕踩剎車，那么“制動(dòng)感受”異樣會(huì)提醒后車司機(jī)前

8、車司機(jī)已急剎車。3.3 改進(jìn)（三）在改進(jìn)（二）的基礎(chǔ)上，增加一小問：現(xiàn)在汽車生產(chǎn)商主要通過設(shè)置剎車燈（包括高位剎車燈）向后車發(fā)出剎車信號(hào)。你是否能夠結(jié)合附圖提出一種設(shè)計(jì)（方法）能夠幫助后車司機(jī)正確辨別前車的剎車情況？并闡述你該方法的優(yōu)缺點(diǎn)。本題為開放性問題。可能的回答有：設(shè)計(jì)一種剎車燈，當(dāng)輕踩時(shí)一半亮起，當(dāng)踩死時(shí)，全部亮起，便于后車司機(jī)辨認(rèn)。學(xué)生在生活中也會(huì)遇到各種困難和問題，用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題也是重要的能力之一。而現(xiàn)實(shí)生活和做題不同，不應(yīng)該只有一個(gè)公式、一個(gè)唯一的答案。教師應(yīng)當(dāng)給學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會(huì)和提供平臺(tái)，讓學(xué)生主動(dòng)思考、運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維。4、總結(jié)在新課背景下，教師們?cè)谧跃庮}目或改編題目時(shí)不僅要注重問題性，更要關(guān)注真實(shí)性、探究性或開放性。只有通過具有一定復(fù)雜程度的真實(shí)情景才能合理評(píng)價(jià)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。參考文獻(xiàn)