基于深度学习的高三物理二轮复习

摘   要：针对带电粒子在电场中的运动这类高考热点问题，将知识板块、物理模型和高考中的高频考点结合，从学生学情前测出发，通过对真题的变式、拓展，辅助学生建构完整的知识结构，加深学生对带电粒子不同运动模型的理解，促进深度学习，提升关键能力。

关键词：运动；复习策略；真题变式

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2025）2-0039-5

１    引  言

在二轮复习中，我们不仅关注学生知识的获取，更主要的是让学生实现对概念、规律主动建构的有意义学习，深刻理解不同知识之间的内在本质联系，进而促进迁移能力、问题解决能力及高阶思维能力的发展。深度学习是二轮复习教学中实践和研究的焦点，其复习策略包括：

（１）活动与体验。布鲁纳说过：“学习者在一定的问题情境中，经历对学习材料的亲身体验和发展过程，是学习者最有价值的东西”。即创设以人为本的学习行为，让学生动手操作、认真观察、倾听交流、深度思考，亲自体验与感悟物理现象、物理概念、物理规律。

（２）关联与结构。建构主义学习理论提出：学习更多的是学生通过自己的经验建构知识的过程。“关联”是学生基于原有物理知识和经验，在教师的帮助下得到唤醒与改造，建构新知识；“结构”就是将已有的物理旧知识和出现的新知识联系起来，通过教师引导，学生的知识进入新的结构。

（３）变式与迁移。所谓“变式”，是围绕学习过程中的问题实质变换条件或问题情境，深化学生对物理问题的认识，理解本质特征；迁移是将一个情境中获得的知识、技能或态度转移到另一个情境中的过程。

２    “带电粒子在电场中的运动”复习案例

（１）背景分析——真题引领，前测诊断

课前学习诊断是实现精准教学的前提，也是了解学情、整合知识结构的重要依据。“带电粒子在电场中的运动”作为人教版必修三第十章的第5节，不仅是本章的教学重难点，还与磁场问题、光电效应等核心考点紧密融合，能用来全面考查各类运动问题。为了精准发现问题并进行针对性的微专题教学，突破学习难点，笔者对浙江省物理高考卷中涉及该考点的题目进行了细致梳理，并选定前测问题。

前测题：如图1所示，金属极板Ｍ受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为vm，正对Ｍ放置一金属网Ｎ，在Ｍ、Ｎ之间加恒定电压Ｕ。已知Ｍ、Ｎ间距为ｄ（远小于板长），电子的质量为 ｍ，电荷量为ｅ，则（      ）

Ａ．Ｍ、Ｎ间距离增大时电子到达Ｎ的动能也增大

Ｂ．只有沿ｘ方向逸出的电子到达Ｎ时才有最大动能 （mv+eU）

Ｃ．电子从Ｍ到Ｎ过程中，ｙ方向位移大小最大为vmd

Ｄ．Ｍ、Ｎ间加反向电压时，电流表示数恰好为零

反馈：通过学情检测，正确率只有４３％，其中主要集中在错选Ｂ选项。究其原因，是学生对电场中粒子运动的理解还比较模糊，进而影响对概念和规律的使用。基于此，笔者设计了以“带电粒子在电场中的运动”为专题的案例进行复习。

设计意图：经过一轮复习后，学生已掌握基本的知识内容。二轮复习通过“先测后教”活动，引导学生自主体验，培养问题意识，从问题中找关联，促进电场运动结构化，由学情诊断发现学生的难点和痛点，以此作为该专题教学的突破点。

（２）活动体验——教材搭台，建构模型

由检测反馈可知，带电粒子在电场中的运动非常抽象，学生在分析带电粒子的运动时，脑海中无法形成粒子运动的正确体验。为此，笔者尝试把抽象的运动形象化。比如，通过视频引入，使微观粒子的运动“可视化”，强化学生的体验，帮助他们建立清晰的物理动态图像。

纵观近几年的选考试题，围绕教材，主要考查学生的学科素养、必备知识和关键能力，既注重基础性，又体现综合性。因此，在复习教学中，笔者深度研究教材，深挖教材资源（表1），由此来设计活动。

设计意图：一方面，从教材图片及课后习题中挖掘情境，探究粒子在电场中的各种运动形式，用动画演示，增加体验。另一方面，跨单元整合粒子的运动，如质谱仪、加速器、速度选择器等，拓展学生思维，产生联想，促进知识结构化，加深对运动过程的认识与理解，促进深度学习。

二轮复习时，需要学生以更高维度建构网络，提炼核心主干、关联结构（表2），经历课前前测及对教材分析演示的体验。组织交流和小组合作［１］，建构带电粒子在电场中运动的模型，形成知识网络，帮助学生系统地了解电场部分的考查方式和特点，明确高考中的高频考点，进一步熟悉解题方法，在活动单上标记，组间分享深化。

设计意图：深度整合知识板块，促进概念的关联，学生经历教材研读和可视化素材的学习，进行初步总结，归纳带电粒子在电场中的运动模型。在教师的指导下，借助关联和结构，让学生去联想、调动和激活过去的经验，把所学的电场中的运动整合起来，形成自己的知识体系，通过联想与建构的方式来促进深度学习。

（３）变式拓展——识别理解，相似迁移

教学实施时，深度整合物理模型，以前测学情检测的真题为例（图1），提出问题，组织学生分享、交流、总结，加强迁移的能力。

问题１：发生光电效应时，光电子方向确定吗？

问题２：光电子在Ｍ、Ｎ极板间是做直线运动还是曲线运动？试绘制运动轨迹。

问题３：光电子在Ｍ、Ｎ极板间是做加速运动还是减速运动？从受力与电压情况分析。

设计意图：依据前测学情，以学定教，从学生的问题入手。本题源自教材习题改编，考查了光电效应下光电子在电场中的运动问题，涉及不同情境下多种运动可能性的辨析。笔者认为，针对不同问题情境，应该从“运动”入手突围，确定临界运动，凸显运动判定的重要性。比如，以最大速率vm沿ｙ方向做类平抛运动，确定ｙ方向的最大位移，然后在熟悉带电粒子在电场中运动规律的前提下，依据可能的初速度情境，熟练运用动力学知识、能量与动量知识灵活解决问题。

变式１：探究光电流与电压的关系

如图2甲图所示，某种原因金属极板Ｍ的Ｏ处逸出电子，最大速率为vｍ。正对Ｍ放置一金属网Ｎ，在Ｍ、Ｎ之间加恒定电压Ｕ。已知Ｍ、Ｎ间距为ｄ（远小于板长），电子的质量为ｍ，电荷量为ｅ，调节加载在Ｍ与Ｎ之间的电压ＵＮＭ，试在图2乙中大致画出流过电流表的电流I随ＵＮＭ变化的关系曲线。

教师引导学生讨论并完成变式１的问题。请某一小组组长到黑板上展示小组成果。

学生质疑、反思及补充。

教师汇总各方思路，呈现正确的解题过程并总结。

设计意图：通过之前的复习，学生已经知道基于光电子初速度的不确定性，可以考查直线运动、抛体运动等基本运动类型。进一步创设情境，以光电效应的光电流与电压的关系进一步拓展，组织学习活动，合作探究，迁移相关结论，类比减速直线运动解决遏止电压问题；借助类平抛运动让学生熟悉这一问题的处理方法，深刻理解临界运动对解决问题的作用。

变式２：磁场作用下位置与电压的关系

如图3所示，已知位于坐标原点Ｏ的离子源能发射质量为ｍ、电荷量为ｑ的正离子，其速度方向与ｙ轴夹角最大值为６０°，大小可以改变。若速度大小为ｖ０、沿ｙ轴正方向射出的离子经磁场偏转后恰好垂直ｘ轴射入孔Ｃ，在Ｎ与Ｍ板之间加载电压，调节其大小。

①求电流表示数刚为０时的电压Ｕ０；

②将分析器沿着ｘ轴平移，调节加载在Ｎ与Ｍ板之间的电压，求电流表示数刚为０时的电压Ｕｘ与孔Ｃ位置坐标ｘ之间的关系式。

教师引导学生将磁场与电场结合，依据一定的初始条件，思考并完成变式２的问题。请一位学生说题，阐述其对问题的理解及解题思路。

学生交流与印证，互相启发。

教师点评学生的解题思路，展示正确解题过程，引导学生思考。

设计意图：不仅是光电效应中的光电子初速度具有不确定性，带电粒子在磁场中的偏转也有类似的效果。设计该情境，改变极板的摆放位置和极板间电压进行拓展变式，旨在引导学生辨析每一个阶段和过程粒子做什么运动，以及学会处理的方法。

变式３：探究作用力与电压的关系

如图4所示，Ⅱ区的宽度很小，Ⅰ区和Ⅲ区电势处处相等，分别为φⅠ和φⅢ，其电势差U=φⅠ-φⅢ，一束质量为ｍ、电荷量为ｅ 的质子从Ｐ点以入射角θ＝３０°射向Ⅱ区，已知质子仅在平面内运动，单位时间发射的质子数为 n，初速度为v0。在 Ｐ 点下方距离处水平放置一长为的探测板ＣＱＤ（Ｑ在Ｐ的正下方），ＣＱ长为，质子打在探测板上即被吸收中和。若还有另一相同质子束与原质子束关于法线左右对称，同时从Ｏ点射入Ⅰ区，且θ=３０°，求探测板受到竖直方向力Ｆ的大小与Ｕ之间的关系。

教师引导学生思考并完成变式３的问题链。

①如何确定质子从Ⅱ区离开时速度角度范围？

②如何绘制能打到Ｃ、Ｄ两点的临界运动轨迹？

③如何计算打到探测板上的作用力？

学生在学案上书写解题过程并交流总结，形成正确的思路。

教师投影展示部分学生的作答情况，互评总结，讲解高考压轴问题的解决策略主要有“拆”与“合”，体现在拆成若干子问题，整合各重要知识点，提炼解题方法。

设计意图：以本题为例，当射入电场的初速度一定时，研究速度约束关系突破难点，设计该情境，对粒子击打探测板作用力与Ｕ的关系进行拓展，考查应用动量定理求解微观粒子运动的作用力，旨在引导学生强化相互作用观念；利用几何关系确定粒子离开电场的速度，在沿ＰＱ方向上运用动量定理解决问题，问题的关键是粒子在电场中水平分运动（垂直ＰＱ方向）不改变，建构速度关系，沿ＰＱ方向运用动力学规律解决。

（４）对比总结——深度整合，相异迁移

深度理解和灵活应用是迁移的基础和本质［２］，学生不仅需要清晰地掌握粒子在电场中的运动，而且还要熟悉在磁场中的运动（表3），进行对比整合，实现迁移。

设计意图：笔者认为，二轮复习中要深度整合高频考点，以此明确高考的重点，不仅要创设情境对粒子的运动本质进行分析，加深拓展，还要对比不同情境，查找差异。比如，光电效应背景下，光电子在磁场中的运动探究，强化“运动”观念。在对比的过程中，巩固两类不同的运动模型，进一步提出带电粒子在电场中做圆周运动的探究，如图5所示。

３    结  语

郭华在解析“深度学习”时指出：活动与体验、联想与结构、本质与变式、迁移与创造是重要的内容［３］，也是新高考背景下微专题复习的教学依据。以本节课例为例，把平时课堂学习到的知识和技巧迁移到实际问题中，能提高学生对运动规律本质认识的关键能力，反映了物理思想方法对分析问题的引领作用，实现深度学习，培养学生的迁移应用能力与质疑创新能力，提升学生科学思维，形成正确的运动观念。

参考文献：

［１］刘平平，韩海生，裴魏魏．５Ｅ教学法在物理概念教学中的应用——以“带电粒子在电场中运动”为例［Ｊ］．中学物理教学参考，２０２３，５２（１８）：１－４．

［２］郜攀．基于深度学习的高三物理复习教学——以“带电粒子在匀强电场中的加速与偏转”为例［Ｊ］.物理之友，２０２３，３９（４）：２５－２８．

［３］任虎虎．指向深度学习的高三复习课教学策略——以微专题“圆周运动的临界问题”教学为例［Ｊ］．物理教学，２０２０，４２（２）：６６－６８，５５．

（栏目编辑    邓   磊）