基于深度學(xué)習(xí)的高三物理二輪復(fù)習(xí)

摘" "要：針對(duì)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)這類高考熱點(diǎn)問(wèn)題，將知識(shí)板塊、物理模型和高考中的高頻考點(diǎn)結(jié)合，從學(xué)生學(xué)情前測(cè)出發(fā)，通過(guò)對(duì)真題的變式、拓展，輔助學(xué)生建構(gòu)完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)，加深學(xué)生對(duì)帶電粒子不同運(yùn)動(dòng)模型的理解，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)，提升關(guān)鍵能力。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)；復(fù)習(xí)策略；真題變式

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " 文章編號(hào)：1003-6148（2025）2-0039-5

１" " 引" 言

在二輪復(fù)習(xí)中，我們不僅關(guān)注學(xué)生知識(shí)的獲取，更主要的是讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)概念、規(guī)律主動(dòng)建構(gòu)的有意義學(xué)習(xí)，深刻理解不同知識(shí)之間的內(nèi)在本質(zhì)聯(lián)系，進(jìn)而促進(jìn)遷移能力、問(wèn)題解決能力及高階思維能力的發(fā)展。深度學(xué)習(xí)是二輪復(fù)習(xí)教學(xué)中實(shí)踐和研究的焦點(diǎn)，其復(fù)習(xí)策略包括：

（１）活動(dòng)與體驗(yàn)。布魯納說(shuō)過(guò)：“學(xué)習(xí)者在一定的問(wèn)題情境中，經(jīng)歷對(duì)學(xué)習(xí)材料的親身體驗(yàn)和發(fā)展過(guò)程，是學(xué)習(xí)者最有價(jià)值的東西”。即創(chuàng)設(shè)以人為本的學(xué)習(xí)行為，讓學(xué)生動(dòng)手操作、認(rèn)真觀察、傾聽(tīng)交流、深度思考，親自體驗(yàn)與感悟物理現(xiàn)象、物理概念、物理規(guī)律。

（２）關(guān)聯(lián)與結(jié)構(gòu)。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論提出：學(xué)習(xí)更多的是學(xué)生通過(guò)自己的經(jīng)驗(yàn)建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程?！瓣P(guān)聯(lián)”是學(xué)生基于原有物理知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，在教師的幫助下得到喚醒與改造，建構(gòu)新知識(shí)；“結(jié)構(gòu)”就是將已有的物理舊知識(shí)和出現(xiàn)的新知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)教師引導(dǎo)，學(xué)生的知識(shí)進(jìn)入新的結(jié)構(gòu)。

（３）變式與遷移。所謂“變式”，是圍繞學(xué)習(xí)過(guò)程中的問(wèn)題實(shí)質(zhì)變換條件或問(wèn)題情境，深化學(xué)生對(duì)物理問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，理解本質(zhì)特征；遷移是將一個(gè)情境中獲得的知識(shí)、技能或態(tài)度轉(zhuǎn)移到另一個(gè)情境中的過(guò)程。

２" " “帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”復(fù)習(xí)案例

（１）背景分析——真題引領(lǐng)，前測(cè)診斷

課前學(xué)習(xí)診斷是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)的前提，也是了解學(xué)情、整合知識(shí)結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)?！皫щ娏Ｗ釉陔妶?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”作為人教版必修三第十章的第5節(jié)，不僅是本章的教學(xué)重難點(diǎn)，還與磁場(chǎng)問(wèn)題、光電效應(yīng)等核心考點(diǎn)緊密融合，能用來(lái)全面考查各類運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。為了精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行針對(duì)性的微專題教學(xué)，突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)，筆者對(duì)浙江省物理高考卷中涉及該考點(diǎn)的題目進(jìn)行了細(xì)致梳理，并選定前測(cè)問(wèn)題。

前測(cè)題：如圖1所示，金屬極板Ｍ受到紫外線照射會(huì)逸出光電子，最大速率為vm，正對(duì)Ｍ放置一金屬網(wǎng)Ｎ，在Ｍ、Ｎ之間加恒定電壓Ｕ。已知Ｍ、Ｎ間距為ｄ（遠(yuǎn)小于板長(zhǎng)），電子的質(zhì)量為 ｍ，電荷量為ｅ，則（" " " ）

Ａ．Ｍ、Ｎ間距離增大時(shí)電子到達(dá)Ｎ的動(dòng)能也增大

Ｂ．只有沿ｘ方向逸出的電子到達(dá)Ｎ時(shí)才有最大動(dòng)能 （mv+eU）

Ｃ．電子從Ｍ到Ｎ過(guò)程中，ｙ方向位移大小最大為vmd

Ｄ．Ｍ、Ｎ間加反向電壓時(shí)，電流表示數(shù)恰好為零

反饋：通過(guò)學(xué)情檢測(cè)，正確率只有４３％，其中主要集中在錯(cuò)選Ｂ選項(xiàng)。究其原因，是學(xué)生對(duì)電場(chǎng)中粒子運(yùn)動(dòng)的理解還比較模糊，進(jìn)而影響對(duì)概念和規(guī)律的使用?；诖耍P者設(shè)計(jì)了以“帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”為專題的案例進(jìn)行復(fù)習(xí)。

設(shè)計(jì)意圖：經(jīng)過(guò)一輪復(fù)習(xí)后，學(xué)生已掌握基本的知識(shí)內(nèi)容。二輪復(fù)習(xí)通過(guò)“先測(cè)后教”活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生自主體驗(yàn)，培養(yǎng)問(wèn)題意識(shí)，從問(wèn)題中找關(guān)聯(lián)，促進(jìn)電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)化，由學(xué)情診斷發(fā)現(xiàn)學(xué)生的難點(diǎn)和痛點(diǎn)，以此作為該專題教學(xué)的突破點(diǎn)。

（２）活動(dòng)體驗(yàn)——教材搭臺(tái)，建構(gòu)模型

由檢測(cè)反饋可知，帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)非常抽象，學(xué)生在分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)，腦海中無(wú)法形成粒子運(yùn)動(dòng)的正確體驗(yàn)。為此，筆者嘗試把抽象的運(yùn)動(dòng)形象化。比如，通過(guò)視頻引入，使微觀粒子的運(yùn)動(dòng)“可視化”，強(qiáng)化學(xué)生的體驗(yàn)，幫助他們建立清晰的物理動(dòng)態(tài)圖像。

縱觀近幾年的選考試題，圍繞教材，主要考查學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)、必備知識(shí)和關(guān)鍵能力，既注重基礎(chǔ)性，又體現(xiàn)綜合性。因此，在復(fù)習(xí)教學(xué)中，筆者深度研究教材，深挖教材資源（表1），由此來(lái)設(shè)計(jì)活動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖：一方面，從教材圖片及課后習(xí)題中挖掘情境，探究粒子在電場(chǎng)中的各種運(yùn)動(dòng)形式，用動(dòng)畫(huà)演示，增加體驗(yàn)。另一方面，跨單元整合粒子的運(yùn)動(dòng)，如質(zhì)譜儀、加速器、速度選擇器等，拓展學(xué)生思維，產(chǎn)生聯(lián)想，促進(jìn)知識(shí)結(jié)構(gòu)化，加深對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的認(rèn)識(shí)與理解，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

二輪復(fù)習(xí)時(shí)，需要學(xué)生以更高維度建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，提煉核心主干、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)（表2），經(jīng)歷課前前測(cè)及對(duì)教材分析演示的體驗(yàn)。組織交流和小組合作［１］，建構(gòu)帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的模型，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，幫助學(xué)生系統(tǒng)地了解電場(chǎng)部分的考查方式和特點(diǎn)，明確高考中的高頻考點(diǎn)，進(jìn)一步熟悉解題方法，在活動(dòng)單上標(biāo)記，組間分享深化。

設(shè)計(jì)意圖：深度整合知識(shí)板塊，促進(jìn)概念的關(guān)聯(lián)，學(xué)生經(jīng)歷教材研讀和可視化素材的學(xué)習(xí)，進(jìn)行初步總結(jié)，歸納帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)模型。在教師的指導(dǎo)下，借助關(guān)聯(lián)和結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生去聯(lián)想、調(diào)動(dòng)和激活過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)，把所學(xué)的電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)整合起來(lái)，形成自己的知識(shí)體系，通過(guò)聯(lián)想與建構(gòu)的方式來(lái)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

（３）變式拓展——識(shí)別理解，相似遷移

教學(xué)實(shí)施時(shí)，深度整合物理模型，以前測(cè)學(xué)情檢測(cè)的真題為例（圖1），提出問(wèn)題，組織學(xué)生分享、交流、總結(jié)，加強(qiáng)遷移的能力。

問(wèn)題１：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子方向確定嗎？

問(wèn)題２：光電子在Ｍ、Ｎ極板間是做直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)？試?yán)L制運(yùn)動(dòng)軌跡。

問(wèn)題３：光電子在Ｍ、Ｎ極板間是做加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng)？從受力與電壓情況分析。

設(shè)計(jì)意圖：依據(jù)前測(cè)學(xué)情，以學(xué)定教，從學(xué)生的問(wèn)題入手。本題源自教材習(xí)題改編，考查了光電效應(yīng)下光電子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，涉及不同情境下多種運(yùn)動(dòng)可能性的辨析。筆者認(rèn)為，針對(duì)不同問(wèn)題情境，應(yīng)該從“運(yùn)動(dòng)”入手突圍，確定臨界運(yùn)動(dòng)，凸顯運(yùn)動(dòng)判定的重要性。比如，以最大速率vm沿ｙ方向做類平拋運(yùn)動(dòng)，確定ｙ方向的最大位移，然后在熟悉帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律的前提下，依據(jù)可能的初速度情境，熟練運(yùn)用動(dòng)力學(xué)知識(shí)、能量與動(dòng)量知識(shí)靈活解決問(wèn)題。

變式１：探究光電流與電壓的關(guān)系

如圖2甲圖所示，某種原因金屬極板Ｍ的Ｏ處逸出電子，最大速率為vｍ。正對(duì)Ｍ放置一金屬網(wǎng)Ｎ，在Ｍ、Ｎ之間加恒定電壓Ｕ。已知Ｍ、Ｎ間距為ｄ（遠(yuǎn)小于板長(zhǎng)），電子的質(zhì)量為ｍ，電荷量為ｅ，調(diào)節(jié)加載在Ｍ與Ｎ之間的電壓ＵＮＭ，試在圖2乙中大致畫(huà)出流過(guò)電流表的電流I隨ＵＮＭ變化的關(guān)系曲線。

教師引導(dǎo)學(xué)生討論并完成變式１的問(wèn)題。請(qǐng)某一小組組長(zhǎng)到黑板上展示小組成果。

學(xué)生質(zhì)疑、反思及補(bǔ)充。

教師匯總各方思路，呈現(xiàn)正確的解題過(guò)程并總結(jié)。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)之前的復(fù)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道基于光電子初速度的不確定性，可以考查直線運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)等基本運(yùn)動(dòng)類型。進(jìn)一步創(chuàng)設(shè)情境，以光電效應(yīng)的光電流與電壓的關(guān)系進(jìn)一步拓展，組織學(xué)習(xí)活動(dòng)，合作探究，遷移相關(guān)結(jié)論，類比減速直線運(yùn)動(dòng)解決遏止電壓?jiǎn)栴}；借助類平拋運(yùn)動(dòng)讓學(xué)生熟悉這一問(wèn)題的處理方法，深刻理解臨界運(yùn)動(dòng)對(duì)解決問(wèn)題的作用。

變式２：磁場(chǎng)作用下位置與電壓的關(guān)系

如圖3所示，已知位于坐標(biāo)原點(diǎn)Ｏ的離子源能發(fā)射質(zhì)量為ｍ、電荷量為ｑ的正離子，其速度方向與ｙ軸夾角最大值為６０°，大小可以改變。若速度大小為ｖ０、沿ｙ軸正方向射出的離子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好垂直ｘ軸射入孔Ｃ，在Ｎ與Ｍ板之間加載電壓，調(diào)節(jié)其大小。

①求電流表示數(shù)剛為０時(shí)的電壓Ｕ０；

②將分析器沿著ｘ軸平移，調(diào)節(jié)加載在Ｎ與Ｍ板之間的電壓，求電流表示數(shù)剛為０時(shí)的電壓Ｕｘ與孔Ｃ位置坐標(biāo)ｘ之間的關(guān)系式。

教師引導(dǎo)學(xué)生將磁場(chǎng)與電場(chǎng)結(jié)合，依據(jù)一定的初始條件，思考并完成變式２的問(wèn)題。請(qǐng)一位學(xué)生說(shuō)題，闡述其對(duì)問(wèn)題的理解及解題思路。

學(xué)生交流與印證，互相啟發(fā)。

教師點(diǎn)評(píng)學(xué)生的解題思路，展示正確解題過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生思考。

設(shè)計(jì)意圖：不僅是光電效應(yīng)中的光電子初速度具有不確定性，帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)也有類似的效果。設(shè)計(jì)該情境，改變極板的擺放位置和極板間電壓進(jìn)行拓展變式，旨在引導(dǎo)學(xué)生辨析每一個(gè)階段和過(guò)程粒子做什么運(yùn)動(dòng)，以及學(xué)會(huì)處理的方法。

變式３：探究作用力與電壓的關(guān)系

如圖4所示，Ⅱ區(qū)的寬度很小，Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)電勢(shì)處處相等，分別為φⅠ和φⅢ，其電勢(shì)差U=φⅠ-φⅢ，一束質(zhì)量為ｍ、電荷量為ｅ 的質(zhì)子從Ｐ點(diǎn)以入射角θ＝３０°射向Ⅱ區(qū)，已知質(zhì)子僅在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，單位時(shí)間發(fā)射的質(zhì)子數(shù)為 n，初速度為v0。在 Ｐ 點(diǎn)下方距離處水平放置一長(zhǎng)為的探測(cè)板ＣＱＤ（Ｑ在Ｐ的正下方），ＣＱ長(zhǎng)為，質(zhì)子打在探測(cè)板上即被吸收中和。若還有另一相同質(zhì)子束與原質(zhì)子束關(guān)于法線左右對(duì)稱，同時(shí)從Ｏ點(diǎn)射入Ⅰ區(qū)，且θ=３０°，求探測(cè)板受到豎直方向力Ｆ的大小與Ｕ之間的關(guān)系。

教師引導(dǎo)學(xué)生思考并完成變式３的問(wèn)題鏈。

①如何確定質(zhì)子從Ⅱ區(qū)離開(kāi)時(shí)速度角度范圍？

②如何繪制能打到Ｃ、Ｄ兩點(diǎn)的臨界運(yùn)動(dòng)軌跡？

③如何計(jì)算打到探測(cè)板上的作用力？

學(xué)生在學(xué)案上書(shū)寫解題過(guò)程并交流總結(jié)，形成正確的思路。

教師投影展示部分學(xué)生的作答情況，互評(píng)總結(jié)，講解高考?jí)狠S問(wèn)題的解決策略主要有“拆”與“合”，體現(xiàn)在拆成若干子問(wèn)題，整合各重要知識(shí)點(diǎn)，提煉解題方法。

設(shè)計(jì)意圖：以本題為例，當(dāng)射入電場(chǎng)的初速度一定時(shí)，研究速度約束關(guān)系突破難點(diǎn)，設(shè)計(jì)該情境，對(duì)粒子擊打探測(cè)板作用力與Ｕ的關(guān)系進(jìn)行拓展，考查應(yīng)用動(dòng)量定理求解微觀粒子運(yùn)動(dòng)的作用力，旨在引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)化相互作用觀念；利用幾何關(guān)系確定粒子離開(kāi)電場(chǎng)的速度，在沿ＰＱ方向上運(yùn)用動(dòng)量定理解決問(wèn)題，問(wèn)題的關(guān)鍵是粒子在電場(chǎng)中水平分運(yùn)動(dòng)（垂直ＰＱ方向）不改變，建構(gòu)速度關(guān)系，沿ＰＱ方向運(yùn)用動(dòng)力學(xué)規(guī)律解決。

（４）對(duì)比總結(jié)——深度整合，相異遷移

深度理解和靈活應(yīng)用是遷移的基礎(chǔ)和本質(zhì)［２］，學(xué)生不僅需要清晰地掌握粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，而且還要熟悉在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（表3），進(jìn)行對(duì)比整合，實(shí)現(xiàn)遷移。

設(shè)計(jì)意圖：筆者認(rèn)為，二輪復(fù)習(xí)中要深度整合高頻考點(diǎn)，以此明確高考的重點(diǎn)，不僅要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)本質(zhì)進(jìn)行分析，加深拓展，還要對(duì)比不同情境，查找差異。比如，光電效應(yīng)背景下，光電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)探究，強(qiáng)化“運(yùn)動(dòng)”觀念。在對(duì)比的過(guò)程中，鞏固兩類不同的運(yùn)動(dòng)模型，進(jìn)一步提出帶電粒子在電場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的探究，如圖5所示。

３" " 結(jié)" 語(yǔ)

郭華在解析“深度學(xué)習(xí)”時(shí)指出：活動(dòng)與體驗(yàn)、聯(lián)想與結(jié)構(gòu)、本質(zhì)與變式、遷移與創(chuàng)造是重要的內(nèi)容［３］，也是新高考背景下微專題復(fù)習(xí)的教學(xué)依據(jù)。以本節(jié)課例為例，把平時(shí)課堂學(xué)習(xí)到的知識(shí)和技巧遷移到實(shí)際問(wèn)題中，能提高學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律本質(zhì)認(rèn)識(shí)的關(guān)鍵能力，反映了物理思想方法對(duì)分析問(wèn)題的引領(lǐng)作用，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的遷移應(yīng)用能力與質(zhì)疑創(chuàng)新能力，提升學(xué)生科學(xué)思維，形成正確的運(yùn)動(dòng)觀念。

參考文獻(xiàn)：

［１］劉平平，韓海生，裴魏魏．５Ｅ教學(xué)法在物理概念教學(xué)中的應(yīng)用——以“帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)”為例［Ｊ］．中學(xué)物理教學(xué)參考，２０２３，５２（１８）：１－４．

［２］郜攀．基于深度學(xué)習(xí)的高三物理復(fù)習(xí)教學(xué)——以“帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的加速與偏轉(zhuǎn)”為例［Ｊ］.物理之友，２０２３，３９（４）：２５－２８．

［３］任虎虎．指向深度學(xué)習(xí)的高三復(fù)習(xí)課教學(xué)策略——以微專題“圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題”教學(xué)為例［Ｊ］．物理教學(xué)，２０２０，４２（２）：６６－６８，５５．

（欄目編輯" " 鄧" "磊）